Chaque fois que vous tournez une poignée de porte, vous appliquez une force comme si la poignée était un levier. Cette force de rotation, connue sous le nom de couple, vous permet de déplacer des poids avec un poids équilibrant l'autre aux deux extrémités du levier. Vous pouvez trouver cette méthode d'équilibrage et de contrepoids dans de nombreuses applications, des grues de construction aux portes poussantes. ouvert, et, en utilisant l'équation du couple, vous pouvez déterminer la force du poids et la distance le long du levier nécessaire.
Équation de couple
Chaque levier, avec ses poids pour équilibrer et contrebalancer différentes forces, repose sur un point d'appui, le point de rencontre des bras du levier. Le point d'appui doit se situer entre les deux poids à chaque extrémité du levier de telle sorte que la force de rotation puisse se produire.
Ces leviers vous permettent d'appliquer un poids aux deux extrémités de sorte que les poids se contrebalancent. Le couple, aussi appelé moment ou moment de force, permet de comparer la distance et la force entre les deux poids du levier.
Formule d'équilibre de poids Fulcrum
Le produit de la force du poids et de la distance à laquelle il se trouve sur le bras du levier est égal à celui du poids de l'autre côté. Mathématiquement, la formule d'équilibre du poids d'appui est
F_e\fois d_e=F_k\fois d_l
pour la force d'effortFe, sa distance au point d'appuirée, force de chargeFréet sa distance au pivotréje.
La force de charge et la force d'effort décrivent les poids de chaque côté du levier, et ils se contrebalancent. Cela signifie que vous pouvez utiliser les forces de charge et d'effort comme poids et contrepoids dans ces applications.
Si vous connaissez l'angle "thêta"θentre le levier du bras et la direction de la force sur le poids, vous pouvez l'inclure dans le calculateur d'équilibre du poids du point d'appui pour écrire le couple sous forme de couple "tau"
\tau=F\fois r\sin{\theta}
Cet angle garantit que la force est appliquée dans la direction appropriée le long des bras de levier.
Calculateur de balance de poids Fulcrum
Les unités de force et de distance doivent correspondre pour les deux côtés de l'équation. Si vous utilisez des livres pour mesurer le poids de la force, n'oubliez pas de le convertir en newtons pour obtenir la force réelle. Vous pouvez utiliser la conversion selon laquelle 0,454 kilogramme équivaut à 1 livre ou que 4,45 newtons équivaut à 1 livre.
Assurez-vous de mesurer la distance entre l'objet sur le bras du levier et le point d'appui. Ce calculateur de distance d'appui vous permet de comparer les poids qu'une grue ou un chariot élévateur utiliserait pour soulever des poids lourds.
Calcul du contrepoids de la grue mobile
Imaginez qu'une grue mobile soulève une poutre en acier pesant une tonne, ou 2 000 livres, à 50 pieds avec un contrepoids situé à 20 pieds de l'autre côté du point d'appui. Les forces sont appliquées à 90° sur chaque bras du levier de la grue. Calculez le poids du contrepoids que la grue mobile pourrait utiliser à cette distance.
Parce que les forces sont appliquées à des angles de 90°, le sinθcomposant serait égal au péché(90°), ou 1. En utilisant l'équation,Fe × rée = Fje × réje,le couple pour le poids, ou force d'effort, est alors de 2 000 livres fois 50 pieds, ou 100 000 livres-pieds pour le poids. Le contrepoids, ou force de charge, est alors de 100 000 livres-pieds divisés par 20 pieds, ou 5 000 livres.
Lorsque les forces à chaque extrémité du levier sont égales, le levier est en équilibre. À l'équilibre, la force nette est nulle et il n'y a pas d'accélération supplémentaire dans le système. Vous pouvez définir la somme des forces sur une grue mobile ou un chariot élévateur égale à zéro lorsque le système n'accélère ou ne décélère plus.