Sadržaj
Možete izračunati silu i djelovanje koloturnih sustava primjenom Newtonovih zakona kretanja.Drugi zakon djeluje silom i ubrzanjem; treći zakon označava smjer sila i kako sila napetosti uravnotežuje silu gravitacije.
Škripci: Uspone i ruševi
Kolotur je montirani okretni kotač koji ima zakrivljeni konveksni rub s užetom, remenom ili lancem koji se može kretati duž oboda kotača da bi promijenio smjer sile povlačenja. Mijenja ili smanjuje napor potreban za pomicanje teških predmeta poput automobilskih motora i dizala. Osnovni sustav remenica ima objekt povezan s jednim krajem, dok se upravljačka sila, poput mišića osoba ili motora, povlači s drugog kraja. Atwood sustav remenica ima oba kraja konopca povezane s predmetima. Ako dva predmeta imaju istu težinu, remenica se neće pomicati; međutim, mali tegljač s obje strane pomaknut će ih u jednom ili drugom smjeru. Ako su opterećenja različita, teže će se ubrzavati dok se lakše opterećenje ubrzava.
Osnovni remenski sustav
Newtonov drugi zakon, F (sila) = M (masa) x A (ubrzanje) pretpostavlja da remenica nema trenja i zanemarite masu remenica. Newtonov treći zakon kaže da za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija, tako da će ukupna sila sustava F biti jednaka sili u užetu ili T (napetost) + G (sila gravitacije) pri povlačenju tereta. U slučaju osnovnog remenica, ako djelujete na silu veću od mase, vaša će se masa ubrzati, što će biti negativno. Ako se masa ubrzava, F je pozitivan.
Izračunajte napetost u užetu koristeći sljedeću jednadžbu: T = M x A. Četiri primjera, ako pokušavate pronaći T u osnovnom sustavu remenica s priloženom masom od 9 g koja ubrzava prema gore na 2m / s², tada je T = 9g x 2m / s² = 18gm / s² ili 18N (newton).
Izračunajte silu izazvanu gravitacijom na osnovni remenski sustav koristeći sljedeću jednadžbu: G = M x n (gravitacijsko ubrzanje). Gravitacijsko ubrzanje je konstanta jednaka 9,8 m / s². Masa M = 9g, tako da je G = 9g x 9,8 m / s² = 88,2 gm / s², ili 88,2 njuton.
Umetnite napon i gravitacijsku silu koju ste upravo izračunali u originalnoj jednadžbi: -F = T + G = 18N + 88,2N = 106,2N. Sila je negativna jer se objekt u remenici ubrzava prema gore. Negativ iz sile prebacuje se u otopinu tako da je F = -106,2N.
Atwood remenski sustav
Jednadžbe, F (1) = T (1) - G (1) i F (2) = -T (2) + G (2), pretpostavljaju da remenica nema trenja ili mase. Također se pretpostavlja da je masa dva veća od mase jedna. U suprotnom, prebacite jednadžbe.
Izračunajte napetost na obje strane remenice pomoću kalkulatora za rješavanje sljedećih jednadžbi: T (1) = M (1) x A (1) i T (2) = M (2) x A (2). Na primjer, masa prvog objekta jednaka je 3 g, masa drugog objekta jednaka je 6 g, a obje strane užadi imaju isto ubrzanje, jednako 6,6 m / s². U ovom slučaju, T (1) = 3g x 6,6m / s² = 19,8N i T (2) = 6g x 6,6m / s² = 39,6N.
Izračunajte silu izazvanu gravitacijom na osnovni sustav remenica koristeći sljedeću jednadžbu: G (1) = M (1) x n i G (2) = M (2) x n. Gravitacijsko ubrzanje n je konstanta jednaka 9,8 m / s². Ako je prva masa M (1) = 3g, a druga masa M (2) = 6g, tada je G (1) = 3g x 9,8 m / s² = 29,4N i G (2) = 6g x 9,8 m / s² = 58,8 N.
Umetnite napetosti i gravitacijske sile prethodno izračunane za oba objekta u izvorne jednadžbe. Za prvi objekt F (1) = T (1) - G (1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N, a za drugi objekt F (2) = -T (2) + G (2) = -39.6N + 58.8N = 19.2N. Činjenica da je sila drugog objekta veća od prvog objekta i da je sila prvog objekta negativna, pokazuje da se prvi objekt ubrzava prema gore, dok se drugi objekt kreće prema dolje.