Siempre que gira la manija de una puerta, aplica una fuerza como si la manija fuera una palanca. Esta fuerza de rotación, conocida como torque, le permite mover pesos con un peso equilibrando el otro en ambos extremos de la palanca. Puede encontrar este método de equilibrio y contrapeso en muchas aplicaciones, desde grúas de construcción hasta empujar puertas. abierto y, utilizando la ecuación para el par, puede determinar la fuerza del peso y la distancia a lo largo de la palanca necesario.
Ecuación de par
Cada palanca, con sus pesos para equilibrar y contrarrestar diferentes fuerzas, se basa en un punto de apoyo, el punto en el que se encuentran los brazos de la palanca. El fulcro debe estar entre ambos pesos en cada extremo de la palanca de manera que pueda producirse la fuerza de rotación.
Estas palancas le permiten aplicar un peso en ambos extremos de modo que los pesos se compensen entre sí. El par, también llamado momento o momento de fuerza, le permite comparar la distancia y la fuerza entre los dos pesos de la palanca.
Fórmula de equilibrio de peso Fulcrum
El producto de la fuerza del peso y la distancia a la que se encuentra en el brazo de la palanca es igual a la del peso en el otro lado. Matemáticamente, la fórmula de equilibrio de peso del fulcro es
F_e \ times d_e = F_k \ times d_l
por la fuerza del esfuerzoFmi, su distancia al fulcroDmi, fuerza de cargaFDy su distancia al fulcroDl.
La fuerza de carga y la fuerza de esfuerzo describen los pesos a cada lado de la palanca y se contrarrestan entre sí. Esto significa que puede utilizar las fuerzas de carga y esfuerzo como pesos y contrapesos en estas aplicaciones.
Si conoces el ángulo "theta"θentre la palanca del brazo y la dirección de la fuerza sobre el peso, puede incluirlo en la calculadora de equilibrio de peso del fulcro para escribir el par como par "tau"
\ tau = F \ times r \ sin {\ theta}
Este ángulo asegura que la fuerza se aplique en la dirección apropiada a lo largo de los brazos de palanca.
Calculadora de equilibrio de peso Fulcrum
Las unidades de fuerza y distancia deben coincidir para ambos lados de la ecuación. Si usa libras para medir el peso de la fuerza, recuerde convertirlo a newton para obtener la fuerza real. Puede usar la conversión de que 0,454 kilogramos equivalen a 1 libra o que 4,45 newton equivalen a 1 libra.
Asegúrese de medir la distancia desde el objeto en el brazo de la palanca hasta el punto de apoyo. Esta calculadora de distancia de fulcro le permite comparar los pesos que usaría una grúa o montacargas para levantar pesos pesados.
Cálculo del contrapeso de la grúa móvil
Imagine que una grúa móvil estuviera levantando una viga de acero que pesaba una tonelada, o 2,000 libras, a 50 pies con un contrapeso ubicado a 20 pies al otro lado del fulcro. Las fuerzas se aplican en ángulos de 90 ° a cada brazo de la palanca de la grúa. Calcule el peso del contrapeso que podría utilizar la grúa móvil a esta distancia.
Debido a que las fuerzas se aplican en ángulos de 90 °, el pecadoθcomponente sería igual a pecado(90 °), o 1. Usando la ecuación,Fmi × Dmi = Fl × Dl,la torsión para el peso, o fuerza de esfuerzo, es entonces 2,000 libras por 50 pies, o 100,000 libras-pie para el peso. El peso de contrapeso, o fuerza de carga, es entonces, 100,000 libras-pie dividido por 20 pies, o 5,000 libras.
Cuando las fuerzas en cualquier extremo de la palanca son iguales, la palanca está en equilibrio. En equilibrio, la fuerza neta es cero y no hay aceleración adicional en el sistema. Puede establecer la suma de las fuerzas en una grúa móvil o montacargas igual a cero cuando el sistema ya no está acelerando o desacelerando.