Можете да изчислите силата и действието на ролките чрез прилагане на законите на Нютон за движение. Вторият закон работи със сила и ускорение; третият закон посочва посоката на силите и как силата на напрежението балансира силата на гравитацията.
Ролки: Възходи и падения
Макарата е монтирано въртящо се колело, което има извит изпъкнал ръб с въже, колан или верига, които могат да се движат по ръба на колелото, за да променят посоката на теглителна сила. Той модифицира или намалява усилието, необходимо за преместване на тежки предмети като автомобилни двигатели и асансьори. Основната система на ролките има обект, свързан към единия край, докато управляваща сила, например от мускулите на човека или мотора, дърпа от другия край. Система от ролки на Atwood има двата края на въжето на ролката, свързани към предмети. Ако двата предмета имат еднакво тегло, ролката няма да се движи; малък влекач от двете страни обаче ще ги премести в едната или другата посока. Ако натоварванията са различни, по-тежкият ще се ускори, докато по-лекият се ускорява.
Основна ролкова система
Вторият закон на Нютон, F (сила) = M (маса) x A (ускорение) приема, че ролката няма триене и вие пренебрегвате масата на ролката. Третият закон на Нютон казва, че за всяко действие има еднаква и противоположна реакция, така че общата сила на системата F ще се равнява на силата в въжето или T (опън) + G (сила на тежестта), привличаща към натоварване. В основна система на ролки, ако упражнявате сила, по-голяма от масата, вашата маса ще се ускори, причинявайки F да бъде отрицателна. Ако масата се ускори, F е положителна.
Изчислете напрежението в въжето, като използвате следното уравнение: T = M x A. Четири пример, ако се опитвате да намерите T в основна ролкова система с прикрепена маса 9g, ускоряваща се нагоре с 2m / s², тогава T = 9g x 2m / s² = 18gm / s² или 18N (нютон).
Изчислете силата, причинена от гравитацията върху основната система на ролките, като използвате следното уравнение: G = M x n (гравитационно ускорение). Гравитационното ускорение е константа, равна на 9,8 m / s². Масата M = 9g, така че G = 9g x 9.8 m / s² = 88.2gm / s², или 88.2 нютона.
Поставете току-що изчисленото напрежение и гравитационната сила в първоначалното уравнение: -F = T + G = 18N + 88.2N = 106.2N. Силата е отрицателна, тъй като обектът в системата на ролките се ускорява нагоре. Отрицателното от силата се премества в разтвора, така че F = -106.2N.
Система от ролки Atwood
Уравненията, F (1) = T (1) - G (1) и F (2) = -T (2) + G (2), приемат, че ролката няма триене или маса. Той също така приема, че маса две е по-голяма от маса една. В противен случай превключете уравненията.
Изчислете напрежението от двете страни на системата на ролките с помощта на калкулатор, за да решите следните уравнения: T (1) = M (1) x A (1) и T (2) = M (2) x A (2). Например, масата на първия обект е равна на 3g, масата на втория обект е равна на 6g и двете страни на въжето имат еднакво ускорение, равно на 6.6 / s². В този случай T (1) = 3g x 6.6m / s² = 19.8N и T (2) = 6g x 6.6m / s² = 39.6N.
Изчислете силата, причинена от гравитацията върху основната система на ролки, като използвате следното уравнение: G (1) = M (1) x n и G (2) = M (2) x n. Гравитационното ускорение n е константа, равна на 9,8 m / s². Ако първата маса M (1) = 3g, а втората маса M (2) = 6g, тогава G (1) = 3g x 9,8 m / s² = 29,4N и G (2) = 6g x 9,8 m / s² = 58,8 Н.
Поставете напреженията и гравитационните сили, изчислени предварително за двата обекта, в първоначалните уравнения. За първия обект F (1) = T (1) - G (1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N, а за втория обект F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. Фактът, че силата на втория обект е по-голяма от първия обект и че силата на първия object is negative показва, че първият обект се ускорява нагоре, докато вторият обект се движи надолу.
Неща, от които ще се нуждаете
- Калкулатор
- Тегло на обект или предмети, използвани в системата на ролките
