Conţinut
- Ecuația cuplului
- Formula de echilibru a greutății Fulcrum
- Calculatorul de greutate Fulcrum
- Calculul contragreutării macaralei mobile
Ori de câte ori rotiți un mâner al ușii, aplicați o forță ca și cum mânerul ar fi o pârghie. Această forță de rotație, cunoscută sub numele de cuplu, vă permite să mutați greutăți cu o greutate echilibrând cealaltă la ambele capete ale pârghiei. Puteți găsi această metodă de echilibrare și contrabalansare în multe aplicații, de la macarale de construcție până la deschiderea ușilor, și, folosind ecuația pentru cuplu, puteți determina forța greutății și distanța de-a lungul manetei necesare.
Ecuația cuplului
Fiecare pârghie, cu greutățile sale de a echilibra și de a contrabalansa forțe diferite, se bazează pe un fulcrum, punctul în care brațele manetei se întâlnesc. Fulcul trebuie să se afle între ambele greutăți de pe ambele capete ale manetei, astfel încât să se producă forța de rotație.
Aceste pârghii vă permit să aplicați o greutate la ambele capete astfel încât greutățile să se contrabalanseze reciproc. Cuplul, numit și momentul sau momentul forței, vă permite să comparați distanța și forța dintre cele două greutăți ale pârghiei.
Formula de echilibru a greutății Fulcrum
Produsul forțelor și distanței la care este amplasat pe brațul manetei este egal cu greutatea din partea cealaltă. Matematic, formula de echilibru a greutății fulcrum este Fe de = FL × dL pentru forța de efort Fe, distanța sa până la fulcru de, forța de încărcare Fd și distanța sa până la fulcru dL.
Forța de sarcină și forța de efort descriu greutățile de o parte și de alta a pârghiei și se contrabalansează reciproc. Acest lucru înseamnă că puteți utiliza forțele de încărcare și efort ca greutăți și greutăți de contrabalansare în aceste aplicații.
Dacă știți unghiul „theta” θ între pârghia brațului și direcția forței asupra greutății, îl puteți include în calculatorul de echilibru al greutății fulcrum pentru a scrie cuplul sub forma de „tau” τ = F × r sin_θ_. Acest unghi asigură că forța este aplicată în direcția corespunzătoare alături de brațele pârghiei.
Calculatorul de greutate Fulcrum
Unitățile pentru forță și distanță trebuie să se potrivească pentru ambele părți ale ecuației. Dacă utilizați kilograme pentru a măsura greutatea forței, nu uitați să o convertiți în newton pentru a obține forța reală. Puteți utiliza conversia care 0,454 kilograme este egală cu 1 lire sau 4,45 newtoni este egală cu 1 liră.
Asigurați-vă că măsurați distanța de la obiectul de pe brațul pârghiilor până la fulcrum. Acest calculator de distanță fulcrum vă permite să comparați greutățile pe care le-ar folosi o macara sau un stivuitor pentru ridicarea greutăților mari.
Calculul contragreutării macaralei mobile
Imaginați-vă că o macara mobilă ridica o grindă de oțel care cântărea o tonă sau 2.000 de kilograme la 50 de metri cu un contragreutate situat la 20 de metri pe cealaltă parte a fulcrului. Forțele sunt aplicate în unghi de 90 ° cu fiecare braț al manetei macarale. Calculați greutatea contragreutăților pe care o poate folosi macaraua mobilă la această distanță.
Deoarece forțele sunt aplicate la unghiuri de 90 °, componenta sin_θ_ ar egala sin_ (90 °) sau 1. Folosind ecuația, _Fe × de = FL × dL, cuplul pentru greutate sau forța de efort este de 2.000 de lire ori de 50 de metri sau 100.000 de lire-metri pentru greutate. Greutatea de contrabalansare, sau forța de încărcare, este apoi de 100.000 de lire sterline împărțită la 20 de picioare sau 5.000 de kilograme.
Atunci când forțele de pe ambele capete ale pârghiei sunt egale, pârghia se află în echilibru. La echilibru, forța netă este zero și nu există o accelerare suplimentară în sistem. Puteți seta suma forțelor pe o macara mobilă sau un stivuitor egal cu zero atunci când sistemul nu mai accelerează sau decelerează.