Rihmarattasüsteemide jõu ja toime saate arvutada Newtoni liikumisseaduste rakendamise abil. Teine seadus töötab jõu ja kiirendusega; kolmas seadus näitab jõudude suunda ja seda, kuidas pingejõud tasakaalustab raskusjõu.
Rihmarattad: tõusud ja mõõnad
Rihmaratas on monteeritud pöörlev ratas, millel on kumer kumer velg, millel on köis, vöö või kett, mis saab liikuda piki ratta velge, et muuta tõmbejõu suunda. See muudab või vähendab raskete esemete, näiteks mootorite ja liftide teisaldamiseks vajalikke jõupingutusi. Põhirihmaratta süsteemil on ese, mis on ühendatud ühe otsaga, samal ajal kui juhtiv jõud, näiteks inimese lihastest või mootorist, tõmbub teisest otsast. Atwoodi rihmaratta süsteemil on rihmaratta köis mõlemad otsad objektidega ühendatud. Kui kahel objektil on sama kaal, siis rihmaratas ei liigu; mõlemal küljel asuv väike puksiir aga liigutab neid ühes või teises suunas. Kui koormused on erinevad, kiirendab raskem alla, samal ajal kui kergem ülespoole.
Põhirihmaratta süsteem
Newtoni teine seadus F (jõud) = M (mass) x A (kiirendus) eeldab, et rihmarattal pole hõõrdumist ja te ignoreerite rihmaratta massi. Newtoni kolmas seadus ütleb, et iga tegevuse jaoks on võrdne ja vastupidine reaktsioon, seega kogu jõud süsteemi F väärtus võrdub trossi jõuga või T (pinge) + G (raskusjõud) koormus. Põhirihmarattasüsteemis kiirendab massist suuremat jõudu teie mass ülespoole, põhjustades F-i negatiivse tulemuse. Kui mass kiireneb alla, on F positiivne.
Arvutage köie pinge järgmise võrrandi abil: T = M x A. Neljas näide, kui proovite leida T põhirihmarattasüsteemist, mille kinnitatud mass 9g kiirendab ülespoole kiirusel 2m / s², siis T = 9g x 2m / s² = 18gm / s² või 18N (njuutonid).
Arvutage raskusjõu põhjustatud jõud rihmaratta põhisüsteemile järgmise võrrandi abil: G = M x n (gravitatsioonikiirendus). Gravitatsioonikiirendus on konstant, mis võrdub 9,8 m / s². Mass M = 9g, seega G = 9g x 9,8 m / s² = 88,2gm / s² ehk 88,2 njuutonit.
Sisestage algselt võrrandisse äsja arvutatud pinge ja gravitatsioonijõud: -F = T + G = 18N + 88,2N = 106,2N. Jõud on negatiivne, kuna rihmaratta süsteemis olev objekt kiireneb ülespoole. Jõu negatiivne viiakse lahusele, nii et F = -106,2N.
Atwoodi rihmaratta süsteem
Võrrandid F (1) = T (1) - G (1) ja F (2) = -T (2) + G (2) eeldavad, et rihmarattal pole hõõrdumist ega massi. Samuti eeldatakse, et teine mass on suurem kui üks. Vastasel juhul vahetage võrrandid.
Arvutage rihmaratta süsteemi mõlema külje pinge kalkulaatori abil järgmiste võrrandite lahendamiseks: T (1) = M (1) x A (1) ja T (2) = M (2) x A (2). Näiteks esimese objekti mass võrdub 3g, teise objekti mass on võrdne 6g ja trossi mõlemal küljel on sama kiirendus võrdne 6,6m / s². Sel juhul on T (1) = 3 g x 6,6 m / s2 = 19,8 N ja T (2) = 6 g x 6,6 m / s2 = 39,6 N.
Arvutage raskusjõu põhjustatud jõud põhirihmaratta süsteemile järgmise võrrandi abil: G (1) = M (1) x n ja G (2) = M (2) x n. Gravitatsioonikiirendus n on konstant, mis võrdub 9,8 m / s². Kui esimene mass M (1) = 3g ja teine mass M (2) = 6g, siis G (1) = 3g x 9,8 m / s² = 29,4N ja G (2) = 6g x 9,8 m / s² = 58,8 N.
Sisestage mõlema objekti jaoks varem arvutatud pinged ja gravitatsioonijõud algvõrranditesse. Esimese objekti puhul F (1) = T (1) - G (1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N ja teise objekti puhul F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. Asjaolu, et teise objekti jõud on suurem kui esimene objekt ja esimese jõu jõud objekt on negatiivne näitab, et esimene objekt kiireneb ülespoole, samal ajal kui teine objekt liigub allapoole.
Asjad, mida vajate
- Kalkulaator
- Rihmarattasüsteemis kasutatud eseme või esemete kaal
