Kiszámíthatja a tárcsa rendszerek erejét és hatását Newton mozgástörvényeinek alkalmazásával. A második törvény erővel és gyorsítással működik; a harmadik törvény jelzi az erők irányát és azt, hogy a feszültség erő hogyan egyensúlyozza a gravitációs erőt.
Szíjtárcsák: A hullámvölgyek
A szíjtárcsa egy szerelt forgó kerék, amelynek ívelt domború pereme van olyan kötéllel, övvel vagy lánccal, amely a kerék pereme mentén mozoghat, hogy megváltoztassa a húzóerő irányát. Módosítja vagy csökkenti a nehéz tárgyak, például autómotorok és liftek mozgatásához szükséges erőfeszítéseket. Az alap tárcsarendszer egyik tárgyához van csatlakoztatva, míg egy vezérlő erő, például az ember izmaitól vagy motorjától, a másik végétől húzódik. Egy Atwood csigarendszer a csiga kötelének mindkét végén tárgyakhoz van kötve. Ha a két tárgynak azonos a súlya, a tárcsa nem mozog; azonban egy kis húzás mindkét oldalon elmozdítja őket egyik vagy másik irányba. Ha a terhelések különböznek, akkor a nehezebb lefelé gyorsul, míg a könnyebb terhelés felfelé.
Alapvető tárcsa rendszer
Newton második törvénye, F (erő) = M (tömeg) x A (gyorsulás) feltételezi, hogy a tárcsának nincs súrlódása, és figyelmen kívül hagyja a tárcsa tömegét. Newton harmadik törvénye azt mondja, hogy minden cselekedetnél egyenlő és ellentétes reakció következik be, tehát a teljes erő az F rendszer értéke megegyezik a kötél erejével, vagy T (feszültség) + G (gravitációs erő) Betöltés. Egy alap tárcsarendszerben, ha a tömegnél nagyobb erőt fejt ki, akkor a tömege felgyorsul, és az F negatív lesz. Ha a tömeg lefelé gyorsul, F pozitív.
Számítsa ki a kötél feszültségét a következő egyenlet segítségével: T = M x A. Négy példa, ha megpróbálja megtalálni a T-t egy olyan alap tárcsarendszerben, amelynek 9 g-os tömege felfelé gyorsul 2 m / s² sebességgel, akkor T = 9 g x 2 m / s² = 18 gm / s² vagy 18N (newton).
Számítsa ki a gravitáció által az alap tárcsa rendszerre gyakorolt erőt a következő egyenlet segítségével: G = M x n (gravitációs gyorsulás). A gravitációs gyorsulás állandó értéke 9,8 m / s². A tömeg M = 9 g, tehát G = 9 g x 9,8 m / s² = 88,2 gm / s² vagy 88,2 newton.
Helyezze be az eredeti egyenletbe az imént kiszámított feszültséget és gravitációs erőt: -F = T + G = 18N + 88,2N = 106,2N. Az erő negatív, mert a tárcsa rendszerben lévő tárgy felfelé gyorsul. Az erő negatívját áthelyezik az oldatra, így F = -106,2N.
Atwood csigarendszer
Az F (1) = T (1) - G (1) és F (2) = -T (2) + G (2) egyenletek feltételezik, hogy a tárcsának nincs súrlódása vagy tömege. Azt is feltételezi, hogy a második tömeg nagyobb, mint az első tömeg. Ellenkező esetben kapcsolja át az egyenleteket.
Számolja ki egy számológéppel a feszültséget a tárcsarendszer mindkét oldalán a következő egyenletek megoldásához: T (1) = M (1) x A (1) és T (2) = M (2) x A (2). Például az első tárgy tömege 3g, a második tárgy tömege 6g és a kötél mindkét oldalán ugyanaz a gyorsulás egyenlő, mint 6,6m / s². Ebben az esetben T (1) = 3 g x 6,6 m / s2 = 19,8 N és T (2) = 6 g x 6,6 m / s2 = 39,6 N.
Számítsa ki a gravitáció által az alap tárcsa rendszerre gyakorolt erőt a következő egyenlet segítségével: G (1) = M (1) x n és G (2) = M (2) x n. Az n gravitációs gyorsulás állandó értéke 9,8 m / s². Ha az első tömeg M (1) = 3 g és a második tömeg M (2) = 6 g, akkor G (1) = 3 g x 9,8 m / s² = 29,4 N és G (2) = 6 g x 9,8 m / s² = 58,8 N.
Helyezze be az eredeti egyenletekbe a mindkét objektumra korábban kiszámított feszültségeket és gravitációs erőket. Az első objektumra F (1) = T (1) - G (1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N, a második objektumra F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. Az a tény, hogy a második tárgy ereje nagyobb, mint az első tárgyé, és hogy az első ereje Az objektum negatív azt mutatja, hogy az első objektum felfelé gyorsul, miközben a második objektum mozog lefelé.
Amire szükséged lesz
- Számológép
- A tárcsa rendszerben használt tárgy vagy tárgyak súlya
