Κάθε φορά που γυρίζετε μια λαβή πόρτας, ασκείτε δύναμη σαν η λαβή να είναι μοχλός. Αυτή η δύναμη περιστροφής, γνωστή ως ροπή, σας επιτρέπει να μετακινείτε βάρη με το ένα βάρος να ισορροπεί το άλλο και στα δύο άκρα του μοχλού. Μπορείτε να βρείτε αυτήν τη μέθοδο εξισορρόπησης και εξισορρόπησης σε πολλές εφαρμογές, από γερανούς κατασκευής έως πόρτες ώθησης ανοιχτό και, χρησιμοποιώντας την εξίσωση για ροπή μπορείτε να προσδιορίσετε τη δύναμη του βάρους και την απόσταση κατά μήκος του μοχλού απαιτείται.
Εξίσωση ροπής
Κάθε μοχλός, με τα βάρη του για εξισορρόπηση και αντιστάθμιση διαφορετικών δυνάμεων, βασίζεται σε ένα υπομόχλιο, το σημείο στο οποίο συναντώνται οι βραχίονες του μοχλού. Το υπομόχλιο πρέπει να βρίσκεται μεταξύ των δύο βαρών και στα δύο άκρα του μοχλού έτσι ώστε να μπορεί να εμφανιστεί η δύναμη περιστροφής.
Αυτοί οι μοχλοί σας επιτρέπουν να εφαρμόσετε βάρος και στα δύο άκρα έτσι ώστε τα βάρη να αντισταθμίζονται μεταξύ τους. Η ροπή, που ονομάζεται επίσης στιγμή ή στιγμή δύναμης, σας επιτρέπει να συγκρίνετε την απόσταση και τη δύναμη μεταξύ των δύο βαρών του μοχλού.
Τύπος ισορροπίας βάρους Fulcrum
Το προϊόν της δύναμης του βάρους και η απόσταση στην οποία βρίσκεται στον βραχίονα του μοχλού ισούται με εκείνη του βάρους στην άλλη πλευρά. Μαθηματικά ο τύπος ισορροπίας βάρους υπολείμματος είναι
F_e \ φορές d_e = F_k \ φορές d_l
για τη δύναμη προσπάθειαςφάμι, η απόσταση από το υπομόχλιορεμι, δύναμη φορτίουφάρεκαι η απόσταση από το υπομόχλιορεμεγάλο.
Η δύναμη φορτίου και η δύναμη προσπάθειας περιγράφουν τα βάρη και στις δύο πλευρές του μοχλού και αντισταθμίζουν το ένα το άλλο. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις δυνάμεις φόρτωσης και προσπάθειας ως βάρη και βάρη αντιστάθμισης σε αυτές τις εφαρμογές.
Αν γνωρίζετε τη γωνία "θήτα"θμεταξύ του μοχλού του βραχίονα και της κατεύθυνσης της δύναμης στο βάρος, μπορείτε να το συμπεριλάβετε στον υπολογιστή ισορροπίας βάρους για να γράψετε τη ροπή ως ροπή "tau"
\ tau = F \ φορές r \ sin {\ theta}
Αυτή η γωνία διασφαλίζει ότι η δύναμη ασκείται στην κατάλληλη κατεύθυνση δίπλα στους βραχίονες του μοχλού.
Υπολογιστής ισορροπίας βάρους Fulcrum
Οι μονάδες δύναμης και απόστασης πρέπει να ταιριάζουν και για τις δύο πλευρές της εξίσωσης. Εάν χρησιμοποιείτε λίρες για να μετρήσετε το βάρος της δύναμης, θυμηθείτε να το μετατρέψετε σε Newton για να λάβετε την πραγματική δύναμη. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη μετατροπή που 0,454 κιλά ισούται με 1 λίβρα ή ότι 4,45 Newton ισούται με 1 λίβρα.
Βεβαιωθείτε ότι μετράτε την απόσταση από το αντικείμενο στο βραχίονα του μοχλού έως το υπομόχλιο. Αυτός ο υπολογιστής απόστασης απόκρισης σάς επιτρέπει να συγκρίνετε τα βάρη που θα χρησιμοποιούσε ένας γερανός ή περονοφόρο ανυψωτικό για την ανύψωση μεγάλων βαρών.
Υπολογισμός αντίβαρου κινητού γερανού
Φανταστείτε ότι ένας κινητός γερανός ανυψώνει μια χαλύβδινη δοκό που ζύγιζε έναν τόνο, ή 2.000 λίβρες, στα 50 πόδια με ένα αντίβαρο που βρίσκεται 20 πόδια στην άλλη πλευρά του υποστρώματος. Οι δυνάμεις εφαρμόζονται σε γωνίες 90 ° σε κάθε βραχίονα του μοχλού του γερανού. Υπολογίστε το βάρος του αντίβαρου που θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει ο κινητός γερανός σε αυτήν την απόσταση.
Επειδή οι δυνάμεις εφαρμόζονται σε γωνίες 90 °, η αμαρτίαθσυστατικό θα ισοδυναμούσε με αμαρτία(90 °) ή 1. Χρησιμοποιώντας την εξίσωση,φάμι × ρεμι = ΣΤμεγάλο × ρεμεγάλο,η ροπή για το βάρος, ή δύναμη δύναμης, είναι τότε 2.000 λίβρες φορές 50 πόδια, ή 100.000 λίβρες-πόδια για το βάρος. Το βάρος αντιστάθμισης, ή η δύναμη φόρτωσης, είναι, τότε, 100.000 λίβρες-πόδια διαιρούμενο με 20 πόδια, ή 5.000 λίβρες.
Όταν οι δυνάμεις και στα δύο άκρα του μοχλού είναι ίσες, ο μοχλός βρίσκεται σε ισορροπία. Στην ισορροπία, η καθαρή δύναμη είναι μηδέν και δεν υπάρχει επιπλέον επιτάχυνση στο σύστημα. Μπορείτε να ορίσετε το άθροισμα των δυνάμεων σε κινητό γερανό ή περονοφόρο ανυψωτικό μηδέν όταν το σύστημα δεν επιταχύνεται ή επιβραδύνεται πλέον.