Nekoliko zanimljivih situacija može se postaviti s remenicama kako bi se ispitalo razumijevanje učenika o Newtonovom drugom zakonu gibanja, zakonu očuvanja energije i definiciji rada u fizici. Jedna posebno poučna situacija može se naći u onome što se naziva diferencijalna remenica, uobičajeni alat koji se koristi u mehaničarima za dizanje teških tereta.
Mehanička prednost
Kao i kod poluge, povećanje udaljenosti na koju se primjenjuje sila, u usporedbi s udaljenošću koju je teret podigao, povećava mehaničku prednost ili utjecaj. Pretpostavimo da se koriste dva bloka remenica. Jedan se prikači na teret; jedan se pričvrsti gore na oslonac. Ako se teret želi podići X jedinica, tada se i donji blok remenice mora podići X jedinica. Blok remenice gore ne pomiče se gore ili dolje. Stoga udaljenost između dva bloka remenice mora skratiti X jedinica. Duljine užeta petlje između dva bloka remenice moraju svaki skratiti X jedinica. Ako postoje Y takve crte, izvlakač mora povući XY jedinice da bi podigao X jedinice tereta. Dakle, potrebna sila je 1 / Y puta težina tereta. Kaže se da je mehanička prednost Y: 1.
Zakon o očuvanju energije
Ovo iskorištavanje rezultat je zakona o očuvanju energije. Prisjetimo se da je rad oblik energije. Pod radom mislimo na fizikalnu definiciju: sila primijenjena na teret pomnožena s udaljenostom preko koje se sila pomiče teret. Dakle, ako je opterećenje Z Newtona, energija potrebna za podizanje X jedinica mora biti jednaka radu koji izvodi izvlakač. Drugim riječima, ZX mora biti jednak (sila koju primjenjuje izvlakač) XY. Stoga je sila koju primjenjuje izvlakač Z / Y.
Kolotur diferencijala
Zanimljiva jednadžba nastaje kad liniju napravite neprekidnom petljom, a blok koji visi s nosača ima dvije remenice, jednu nešto manju od druge. Pretpostavimo također da su dvije remenice u bloku pričvršćene tako da se okreću zajedno. Nazovite radijuse remenica "R" i "r", gdje je R> r.
Ako izvlakač izvuče dovoljno crte za okretanje fiksnih remenica kroz jednu rotaciju, izvukao je 2πR linije. Tada je veća remenica zauzela 2πR vodova od nosača tereta. Manja remenica rotirala se u istom smjeru, ispuštajući 2πr vodova na teret. Dakle, opterećenje raste 2πR-2πr. Mehanička prednost je prijeđena udaljenost podijeljena s pređenom udaljenostom ili 2πR / (2πR-2πr) = R / (R-r). Imajte na umu da ako se radijusi razlikuju za samo 2 posto, mehanička prednost je ogromnih 50 prema 1.
Takva remenica naziva se diferencijalna remenica. Česta je oprema u autoservisima. Zanimljivo je svojstvo da se vod koji vuče izvlači može opustiti dok se drži teret gore, jer uvijek postoji dovoljno trenja da ga spriječe suprotstavljene sile na dvije remenice okretanje.
Newtonov drugi zakon
Pretpostavimo da su dva bloka spojena, a jedan, nazovite ga M1, visi s remenice. Koliko brzo će ubrzati? Newtonov drugi zakon odnosi silu i ubrzanje: F = ma. Masa dvaju blokova je poznata (M1 + M2). Ubrzanje je nepoznato. Sila je poznata iz gravitacijsko povlačenje na M1: F = ma = M1g, gdje je g gravitacijsko ubrzanje na površini Zemlje.
Imajte na umu da će se M1 i M2 ubrzati zajedno. Pronalaženje njihovog ubrzanja, a, sada je samo stvar supstitucije u formulu F = ma: M1g = (M1 + M2) a. Naravno, ako je trenje između M2 i stola jedna od sila kojima se F = M1g mora suprotstaviti, onda je to sila se lako dodaje i na desnu stranu jednadžbe, prije nego što se riješi ubrzanje, a za.
Više visećih blokova
Što ako oba bloka vise? Tada lijeva strana jednadžbe ima dva dodavanja umjesto samo jednog. Lakši će putovati u suprotnom smjeru rezultujuće sile, jer veća masa određuje smjer dvomasnog sustava; zato treba oduzeti gravitacijsku silu na manjoj masi. Pretpostavimo da je M2> M1. Tada se lijeva strana gore mijenja iz M1g u M2g-M1g. Desna strana ostaje ista: (M1 + M2) a. Ubrzanje, a, tada se trivijalno rješava aritmetički.