Fizika sustava remenica

Bunari, dizala, gradilišta, strojevi za vježbanje i generatori na pogon remenom sve su to primjene koje koriste remenice kao osnovnu funkciju strojeva.

Dizalo koristi protutege s remenicama kako bi osiguralo sustav dizanja za teške predmete. Remenski generatori koriste se za pružanje pričuvne energije modernim aplikacijama poput tvornice za proizvodnju. Vojne baze koriste generatore pogonjene remenom kako bi napajale stanicu u slučaju sukoba.

Vojska koristi generatore za opskrbu vojnim bazama kada nema vanjskog napajanja. Primjena generatora s remenom je ogromna. Koloture se također koriste za podizanje glomaznih predmeta u građevinarstvu, poput ljudskog bića koje čisti prozore na vrlo visokoj zgradi ili čak podiže vrlo teške predmete koji se koriste u građevinarstvu.

Generatori remena pokreću se s dvije različite remenice koje se kreću s dva različita okretaja u minuti, što znači koliko okretaja remenica može izvršiti u minuti.

Razlog zašto se remenice okreću na dva različita broja okretaja u minuti jest taj što utječe na razdoblje ili vrijeme koje je potrebno remenicama da izvrše jedno okretanje ili ciklus. Razdoblje i frekvencija imaju obrnuti odnos, što znači da razdoblje utječe na frekvenciju, a frekvencija utječe na razdoblje.

Frekvencija je bitan koncept koji treba razumjeti prilikom napajanja određenih aplikacija, a frekvencija se mjeri u hercima. Alternatori su također drugi oblik generatora s pogonom na remenicu koji se koristi za punjenje baterija u vozilima koja se danas voze.

Mnoge vrste generatora koriste izmjeničnu, a neke istosmjernu struju. Prvi generator istosmjerne struje sagradio je Michael Faraday koji je pokazao da su i elektricitet i magnetizam jedinstvena sila koja se naziva elektromagnetska sila.

Sustavi remenica koriste se u mehaničkim problemima u fizici. Najbolji način za rješavanje problema s remenicama u mehanici je korištenje Newtonovog drugog zakona gibanja i razumijevanje Newtonovog trećeg i prvog zakona gibanja.

Newtonov drugi zakon kaže:

Gdje,Fje za neto silu, koja je vektorski zbroj svih sila koje djeluju na objekt. m je masa predmeta, što je skalarna veličina, što znači da masa ima samo veličinu. Ubrzanje Newtonovom drugom zakonu daje svojstvo vektora.

U datim primjerima problema sa sustavom remenica bit će potrebno poznavanje algebarske zamjene.

Najjednostavniji sustav remenica za rješavanje je primarniAtwoodov strojpomoću algebarske supstitucije. Sustavi remenica su obično sustavi s konstantnim ubrzanjem. Atwoodov stroj je sustav jednostruke remenice s dvije utege pričvršćene s po jednim utegom na svakoj strani remenice. Problemi u vezi s Atwoodovim strojem sastoje se od dvije težine jednake mase i dvije težine nejednake mase.

​Ako se Atwoodov stroj sastoji od jedne težine od 50 kilograma lijevo od remenice i težine od 100 kg desno od remenice, kolika je akceleracija sustava?​

Za početak nacrtajte slobodni dijagram tijela svih sila koje djeluju na sustav, uključujući napetost.

​Predmet s desne strane remenice​

Tamo gdje je T za napetost, a g ubrzanje zbog gravitacije.

​Predmet s lijeve strane remenice​

Ako se napetost povlači u pozitivnom smjeru, prema tome napetost je pozitivna, u smjeru kazaljke na satu (ide s) u odnosu na rotaciju u smjeru kazaljke na satu. Ako se uteg vuče prema dolje u negativnom smjeru, dakle, uteg je negativan, u smjeru suprotnom od kazaljke na satu (suprotno) u odnosu na rotaciju u smjeru kazaljke na satu.

Stoga primjenjujući Newtonov drugi zakon gibanja:

Napetost je pozitivna, W ili m₂g je negativan kako slijedi

Riješite napetost.

Zamijeni u jednadžbu prvog predmeta.

Priključite 50 kilograma za drugu masu i 100 kg za prvu masu

Ako je sustav remenice oslobođen odmora s dvije nejednake mase i graficiran je na grafikonu brzine u odnosu na vrijeme, proizvela bi linearni model, što znači da ne bi tvorila paraboličnu krivulju već dijagonalnu ravnu crtu koja započinje od podrijetlo.

Nagib ovog grafikona stvarao bi ubrzanje. Ako bi se sustav graficirao na grafu položaja i vremena, on bi stvorio paraboličnu krivulju koja započinje od ishodišta ako bi se realizirao iz mirovanja. Nagib grafikona ovog sustava proizvest će brzinu, što znači da brzina varira tijekom kretanja sustava remenica.

Asustav remenice s trenjemje sustav koji komunicira s nekom površinom koja ima otpor, usporavajući sustav remenica zbog sila trenja. U ovom je slučaju površina stola oblik otpora koji djeluje sa sustavom remenica, usporavajući sustav.

Sljedeći primjer problema je sustav remenica s silama trenja koje djeluju na sustav. Sila trenja u ovom je slučaju površina stola u interakciji s drvenim blokom.

​Blok od 50 kg leži na stolu s koeficijentom trenja između bloka i stola od 0,3 na lijevoj strani remenice. Drugi blok visi s desne strane remenice i ima masu od 100 kg. Koje je ubrzanje sustava?​

Da bi se riješio taj problem, moraju se primijeniti Newtonov treći i drugi zakon gibanja.

Započnite crtanjem slobodnog dijagrama tijela.

Tretirajte ovaj problem kao jednodimenzionalni, a ne dvodimenzionalni.

Sila trenja povući će lijevo od predmeta jedan suprotan pokret. Sila gravitacije povući će se izravno prema dolje, a normalna sila povući će se u suprotnom smjeru od sile gravitacije jednake veličine. Napetost će se povući udesno u smjeru remenice u smjeru kazaljke na satu.

Objekt dva, a to je viseća masa s desne strane remenice, imat će napetost koja se povlači u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, a sila gravitacije koja se spušta udesno.

Ako se sila suprotstavi kretanju, bit će negativna, a ako sila ide s gibanjem, bit će pozitivna.

Zatim započnite s izračunavanjem vektorskog zbroja svih sila koje djeluju na prvi objekt naslonjen na stol.

Normalna sila i sila gravitacije poništavaju se prema Newtonovom trećem zakonu gibanja.

Gdje je F_k je sila kinetičkog trenja, što znači predmete u pokretu i u_k je koeficijent trenja i Fn je normalna sila koja ide okomito na površinu na kojoj se objekt odmara.

Normalna sila bit će jednaka veličini sili gravitacije, pa, prema tome,

Gdje je F_n je normalna sila i m masa i g ubrzanje zbog gravitacije.

Primijenite Newtonov drugi zakon gibanja za objekt jedan lijevo od remenice.

Trenje se suprotstavlja napetosti kretanja koja ide s kretanjem pa, prema tome,

Dalje, pronađite vektorski zbroj svih sila koje djeluju na objekt dva, a to je samo sila gravitacija koja vuče izravno prema dolje kretanjem i napetošću suprotstavljajući se kretanju u smjeru suprotnom od kazaljke na satu smjer.

Stoga,

Riješi napetost prvom izvedenom jednadžbom.

Zamijenite jednadžbu napetosti u drugu jednadžbu pa, prema tome,

Zatim riješite ubrzanje.

Priključite vrijednosti.

Sustavi remenica koriste se u svakodnevnom životu, bilo gdje, od generatora do dizanja teških predmeta. Što je najvažnije, remenice podučavaju osnove mehanike, što je od vitalnog značaja za razumijevanje fizike. Važnost sustava remenica ključna je za razvoj moderne industrije i vrlo se često koristi. Fizička remenica koristi se za remenske generatore i alternatore.

Remenski pogonjeni generator sastoji se od dvije rotirajuće remenice koje se okreću s dva različita broja okretaja u minuti, a koje se koriste za napajanje opreme u slučaju prirodne katastrofe ili za opće potrebe za električnom energijom. Koloture se koriste u industriji kada rade s generatorima za pomoćno napajanje.

Problemi s remenicama u mehanici javljaju se posvuda od izračunavanja opterećenja prilikom projektiranja ili izrade i ugradnje dizala za izračunavanje napetosti u remenu podižući teški predmet remenicom tako da remen ne pauza. Sustav remenica ne koristi se samo u fizičkim problemima već se danas koristi u suvremenom svijetu za veliku količinu primjena.