Wenn Sie einen Türgriff drehen, üben Sie eine Kraft aus, als ob der Griff ein Hebel wäre. Diese Rotationskraft, bekannt als Drehmoment, ermöglicht es Ihnen, Gewichte zu bewegen, wobei ein Gewicht das andere an beiden Enden des Hebels ausgleicht. Sie finden diese Methode des Ausbalancierens und Ausbalancierens in vielen Anwendungen von Baukränen bis hin zu Schiebetüren öffnen, und mit der Gleichung für das Drehmoment können Sie die Kraft des Gewichts und den Weg entlang des Hebels bestimmen erforderlich.
Drehmomentgleichung
Jeder Hebel mit seinen Gewichten zum Ausgleich und zum Ausgleich verschiedener Kräfte beruht auf einem Drehpunkt, dem Punkt, an dem sich die Arme des Hebels treffen. Der Drehpunkt sollte zwischen beiden Gewichten an beiden Enden des Hebels liegen, damit die Drehkraft auftreten kann.
Mit diesen Hebeln können Sie an beiden Enden ein Gewicht anbringen, sodass sich die Gewichte gegenseitig ausgleichen. Mit dem Drehmoment, auch Moment oder Kraftmoment genannt, können Sie den Abstand und die Kraft zwischen den beiden Gewichten des Hebels vergleichen.
Fulcrum Weight Balance Formel
Das Produkt aus der Kraft des Gewichts und dem Abstand, in dem es auf dem Hebelarm sitzt, ist gleich dem Gewicht auf der anderen Seite. Mathematisch lautet die Formel für die Fulcrum-Gewichtsbalance
F_e\mal d_e=F_k\mal d_l
für die AnstrengungskraftFe, seine Entfernung zum Drehpunktde, LastkraftFdund seine Entfernung zum Drehpunktdl.
Die Lastkraft und Kraftkraft beschreiben die Gewichte auf beiden Seiten des Hebels und sie gleichen sich gegenseitig aus. Das heißt, Sie können die Last- und Kraftkräfte in diesen Anwendungen als Gewichte und Gegengewichte verwenden.
Wenn Sie den Winkel "Theta" kennenθzwischen dem Hebel des Arms und der Richtung der Kraft auf das Gewicht, können Sie es in den Drehpunkt-Gewichtsausgleichsrechner einbeziehen, um das Drehmoment als Drehmoment "tau" zu schreiben
\tau=F\times r\sin{\theta}
Dieser Winkel stellt sicher, dass die Kraft entlang der Hebelarme in die entsprechende Richtung eingeleitet wird.
Fulcrum-Gewichtsbalance-Rechner
Die Einheiten für Kraft und Weg sollten für beide Seiten der Gleichung übereinstimmen. Wenn Sie Pfund verwenden, um das Gewicht der Kraft zu messen, denken Sie daran, es in Newton umzurechnen, um die tatsächliche Kraft zu erhalten. Sie können die Umrechnung verwenden, dass 0,454 Kilogramm 1 Pfund oder 4,45 Newton 1 Pfund entsprechen.
Stellen Sie sicher, dass Sie den Abstand vom Objekt am Hebelarm zum Drehpunkt messen. Mit diesem Drehpunktentfernungsrechner können Sie die Gewichte vergleichen, die ein Kran oder Gabelstapler beim Heben schwerer Gewichte verwenden würde.
Berechnung des Gegengewichts von Mobilkranen
Stellen Sie sich vor, ein Mobilkran hebt einen Stahlträger mit einem Gewicht von einer Tonne oder 2.000 Pfund in 50 Fuß Höhe mit einem Gegengewicht, das sich 20 Fuß auf der anderen Seite des Drehpunkts befindet. Die Kräfte werden im 90°-Winkel auf jeden Arm des Kranhebels eingeleitet. Berechnen Sie das Gewicht des Gegengewichts, das der Mobilkran in dieser Entfernung verwenden könnte.
Da die Kräfte im 90°-Winkel aufgebracht werden, ist der sinθKomponente wäre gleich sin(90°) oder 1. Mit der Gleichung,Fe × de = Fl × dl,das Drehmoment für das Gewicht oder die Anstrengungskraft beträgt dann 2.000 Pfund mal 50 Fuß oder 100.000 Pfund-Fuß für das Gewicht. Das Gegengewicht oder die Lastkraft beträgt dann 100.000 Pfund-Fuß geteilt durch 20 Fuß oder 5.000 Pfund.
Wenn die Kräfte an beiden Enden des Hebels gleich sind, befindet sich der Hebel im Gleichgewicht. Im Gleichgewicht ist die Nettokraft null und es gibt keine zusätzliche Beschleunigung im System. Sie können die Summe der Kräfte an einem Mobilkran oder Gabelstapler gleich Null setzen, wenn das System nicht mehr beschleunigt oder verzögert.