Setiap kali Anda memutar pegangan pintu, Anda menerapkan gaya seolah-olah pegangan itu adalah tuas. Gaya rotasi ini, yang dikenal sebagai torsi, memungkinkan Anda memindahkan beban dengan satu beban menyeimbangkan yang lain di kedua ujung tuas. Anda dapat menemukan metode penyeimbangan dan penyeimbang ini di banyak aplikasi mulai dari derek konstruksi hingga pintu dorong terbuka, dan, dengan menggunakan persamaan torsi, Anda dapat menentukan gaya beban dan jarak di sepanjang tuas dibutuhkan.
Persamaan Torsi
Setiap tuas, dengan bobotnya untuk menyeimbangkan dan mengimbangi kekuatan yang berbeda, bergantung pada titik tumpu, titik di mana lengan tuas bertemu. Titik tumpu harus terletak di antara kedua beban di kedua ujung tuas sedemikian rupa sehingga gaya rotasi dapat terjadi.
Tuas ini memungkinkan Anda menerapkan beban pada kedua ujungnya sehingga bobot saling mengimbangi. Torsi, juga disebut momen atau momen gaya, memungkinkan Anda membandingkan jarak dan gaya antara dua bobot tuas.
Rumus Keseimbangan Berat Fulcrum
Produk dari gaya berat dan jarak di mana itu terletak di lengan tuas sama dengan berat di sisi lain. Secara matematis rumus keseimbangan berat tumpuan adalah
F_e\kali d_e=F_k\kali d_l
untuk kekuatan usahaFe, jaraknya ke titik tumpude, gaya bebanFddan jaraknya ke titik tumpudaku.
Gaya beban dan gaya usaha menggambarkan beban di kedua sisi tuas, dan keduanya saling mengimbangi. Ini berarti Anda dapat menggunakan gaya beban dan usaha sebagai bobot dan bobot penyeimbang dalam aplikasi ini.
Jika Anda tahu sudut "theta"θantara tuas lengan dan arah gaya pada berat, Anda dapat memasukkannya ke dalam kalkulator keseimbangan berat titik tumpu untuk menulis torsi sebagai torsi "tau"
\tau=F\kali r\sin{\theta}
Sudut ini memastikan bahwa gaya diterapkan ke arah yang tepat di sepanjang lengan tuas.
Kalkulator Keseimbangan Berat Fulcrum
Satuan untuk gaya dan jarak harus cocok untuk kedua sisi persamaan. Jika Anda menggunakan pound untuk mengukur berat gaya, ingatlah untuk mengubahnya menjadi newton untuk mendapatkan gaya yang sebenarnya. Anda dapat menggunakan konversi bahwa 0,454 kilogram sama dengan 1 pon atau bahwa 4,45 newton sama dengan 1 pon.
Pastikan Anda mengukur jarak dari benda di lengan tuas ke titik tumpu. Kalkulator jarak titik tumpu ini memungkinkan Anda membandingkan beban yang akan digunakan derek atau forklift dalam mengangkat beban berat.
Perhitungan Counterweight Derek Seluler
Bayangkan sebuah derek bergerak sedang mengangkat balok baja yang beratnya satu ton, atau 2.000 pon, pada ketinggian 50 kaki dengan penyeimbang yang terletak 20 kaki di sisi lain titik tumpu. Gaya diterapkan pada sudut 90° ke setiap lengan tuas derek. Hitung berat penyeimbang yang dapat digunakan oleh mobile crane pada jarak ini.
Karena gaya diterapkan pada sudut 90°, sinθkomponen akan sama dengan sin(90 °), atau 1. Menggunakan persamaan,Fe × de = Faku × daku,torsi untuk berat, atau gaya usaha, kemudian 2.000 pon kali 50 kaki, atau 100.000 pon-kaki untuk berat. Berat penyeimbang, atau gaya beban, kemudian, 100.000 pon-kaki dibagi dengan 20 kaki, atau 5.000 pon.
Ketika gaya pada kedua ujung tuas sama besar, tuas berada dalam keadaan setimbang. Pada kesetimbangan, gaya total adalah nol, dan tidak ada percepatan tambahan dalam sistem. Anda dapat mengatur jumlah gaya pada mobile crane atau forklift sama dengan nol ketika sistem tidak lagi berakselerasi atau melambat.