Aina kun käännät ovenkahvaa, käytät voimaa ikään kuin kahva olisi vipu. Tämän pyörimisvoiman, joka tunnetaan nimellä vääntömomentti, avulla voit siirtää painoja yhden painon tasapainottaen toisen vivun molemmissa päissä. Tämän tasapainotus- ja vastapainomenetelmän löydät monissa sovelluksissa rakennusnostureista ovien työntämiseen auki, ja käyttämällä vääntömomenttiyhtälöä voit määrittää painon voiman ja etäisyyden vipua pitkin tarvittu.
Vääntömomenttiyhtälö
Jokainen vipu, jonka painot tasapainottavat ja tasapainottavat eri voimia, tukeutuvat tukipisteeseen, pisteeseen, jossa vivun varret kohtaavat. Tukipisteen tulisi olla molempien painojen välissä vivun kummassakin päässä, jotta pyörimisvoima voi tapahtua.
Nämä vivut antavat sinun käyttää painoa molempiin päihin siten, että painot tasapainottavat toisiaan. Vääntömomentin, jota kutsutaan myös voiman hetkeksi tai hetkeksi, avulla voit verrata vivun kahden painon välistä etäisyyttä ja voimaa.
Fulcrum-painotasapainokaava
Painon voiman ja etäisyyden, jolla se sijaitsee vivun varressa, tulos on sama kuin toisella puolella olevan painon. Matemaattisesti tukipainon tasapainokaava on
F_e \ kertaa d_e = F_k \ kertaa d_l
vaivavoimalleFe, sen etäisyys tukipisteeseende, kuormitusvoimaFdja sen etäisyys tukipisteeseendl.
Kuormitusvoima ja ponnistusvoima kuvaavat painoja vivun kummallakin puolella, ja ne tasapainottavat toisiaan. Tämä tarkoittaa, että voit käyttää kuormitus- ja vaivavoimia painona ja vastapainona näissä sovelluksissa.
Jos tiedät kulman "theta"θvarren vivun ja painoon kohdistuvan voiman suunnan väliin, voit sisällyttää sen tukipistetasapainolaskuriin kiristämään momentin momenttina "tau"
\ tau = F \ kertaa r \ sin {\ theta}
Tämä kulma varmistaa, että voima kohdistetaan oikeaan suuntaan vipuvarsien viereen.
Fulcrum-painotaseen laskin
Voiman ja etäisyyden yksiköiden tulee olla yhtenevät yhtälön molemmin puolin. Jos käytät puntia voiman painon mittaamiseen, muista muuntaa se newtoneiksi todellisen voiman saamiseksi. Voit käyttää muunnosta, jonka mukaan 0,454 kiloa on 1 punta tai että 4,45 newtonia on 1 punta.
Varmista, että mitat etäisyyden vivun varressa olevasta esineestä tukipisteeseen. Tämän tukipisteen laskimen avulla voit verrata painoja, joita nosturi tai trukki käyttää raskaiden painojen nostamiseen.
Ajoneuvonosturin vastapainolaskenta
Kuvittele, että liikkuva nosturi nosti teräspalkkia, joka painoi yhden tonnin eli 2000 kiloa 50 jalan korkeudella vastapainon ollessa 20 jalkaa tukipisteen toisella puolella. Voimat kohdistetaan nosturin vivun kumpaankin varteen 90 ° kulmissa. Laske vastapainon paino, jota liikkuva nosturi voisi käyttää tällä etäisyydellä.
Koska voimat kohdistuvat 90 ° kulmiin, syntiθkomponentti olisi yhtä syntiä(90 °) tai 1. Yhtälön avullaFe × de = Fl × dl,painon tai ponnistusvoiman vääntömomentti on sitten 2000 kiloa kertaa 50 jalkaa tai 100 000 puntaa jalkaa painon mukaan. Vastapainopaino tai kuormitusvoima on sitten 100 000 punnan jalkaa jaettuna 20 jalalla tai 5000 punnalla.
Kun vivun kummassakin päässä olevat voimat ovat samat, vipu on tasapainossa. Tasapainossa nettovoima on nolla, eikä järjestelmässä ole ylimääräistä kiihtyvyyttä. Voit asettaa liikkuvan nosturin tai trukin voimien summan nollaksi, kun järjestelmä ei enää kiihdy tai hidasta.
