Hver gang du drejer et dørhåndtag, anvender du en kraft, som om håndtaget var et håndtag. Denne drejekraft, kendt som drejningsmoment, lader dig flytte vægte med den ene vægt, der afbalancerer den anden i begge ender af armen. Du kan finde denne metode til afbalancering og modvægt i mange applikationer fra konstruktionskraner til skubbedøre åben, og ved hjælp af ligningen for drejningsmoment kan du bestemme vægten og afstanden langs armen havde brug for.
Momentligning
Hver håndtag, med sine vægte til at afbalancere og opveje forskellige kræfter, er afhængig af et omdrejningspunkt, det punkt, hvor armene på armen mødes. Hovedpunktet skal ligge mellem begge vægte i begge ender af armen, således at rotationskraften kan forekomme.
Disse løftestænger giver dig mulighed for at anvende en vægt i begge ender, så vægtene modviger hinanden. Momentet, også kaldet kraftmomentet eller -momentet, giver dig mulighed for at sammenligne afstanden og kraften mellem armens to vægte.
Fulcrum vægtbalanceformel
Produktet af vægtens kraft og afstanden, hvor det er placeret på armen på armen, er lig med vægten på den anden side. Matematisk er målestokken for vægtbalanceformlen
F_e \ gange d_e = F_k \ gange d_l
til indsatsstyrkenFe, dens afstand til omdrejningspunktetde, belastningskraftFdog dens afstand til omdrejningspunktetdl.
Lastkraften og anstrengelseskraften beskriver vægtene på begge sider af armen, og de opvejer hinanden. Dette betyder, at du kan bruge belastnings- og anstrengelseskræfterne som vægte og vægte til modvægt i disse applikationer.
Hvis du kender vinklen "theta"θmellem armens arm og kraftens retning på vægten, kan du medtage den i omdrejningspunktet til vægtbalanceberegner for at skrive drejningsmoment som drejningsmoment "tau"
\ tau = F \ gange r \ sin {\ theta}
Denne vinkel sørger for, at kraften påføres i den rigtige retning langs med armene.
Fulcrum vægtbalanceberegner
Enhederne for kraft og afstand skal svare til begge sider af ligningen. Hvis du bruger pund til at måle kraftens vægt, skal du huske at konvertere den til newton for at få den faktiske kraft. Du kan bruge den konvertering, at 0,454 kg svarer til 1 pund, eller at 4,45 newtons er lig med 1 pund.
Sørg for at måle afstanden fra objektet på armens arm til omdrejningspunktet. Denne fulcrumafstandsberegner lader dig sammenligne de vægte, som en kran eller gaffeltruck vil bruge til at løfte tunge vægte.
Beregning af mobilkran modvægt
Forestil dig, at en mobilkran løfter en stålbjælke, der vejer et ton eller 2.000 pund ved 50 fod med en modvægt, der ligger 20 fod på den anden side af omdrejningspunktet. Kræfterne påføres 90 ° vinkler på hver arm på kranens arm. Beregn modvægtens vægt, som mobilkranen kunne bruge på denne afstand.
Fordi kræfterne påføres i 90 ° vinkler, syndenθkomponent ville svare til synd(90 °) eller 1. Ved hjælp af ligningen,Fe × de = Fl × dl,drejningsmomentet for vægten eller anstrengelseskraften er derefter 2.000 pund gange 50 fod eller 100.000 pund-fødder for vægten. Modvægtens vægt eller belastningskraft er derefter 100.000 pund-fødder divideret med 20 fod eller 5.000 pund.
Når kræfterne i begge ender af armen er ens, er armen i ligevægt. Ved ligevægt er nettokraften nul, og der er ingen yderligere acceleration i systemet. Du kan indstille summen af kræfterne på en mobil kran eller gaffeltruck lig med nul, når systemet ikke længere accelererer eller decelererer.
