אחת המשימות העיקריות בתעשייה האנושית היא עבודה נגד כוח הכבידה, והקמת מבנים כגון גשרים ומבנים המספיקים לעמוד בכוח הכבידה שהוטל על המסה שלהם ושל האנשים שהם לשאת. צריך להיות אמצעי לבנות מבנים אלה בפועל, ואחד מכלי המכונות המוכרים ביותר להרמת חפצים כבדים בדרכים מדויקות הוא העגורן.
קו הרקיע השולט לאורך זמן בו כל דבר בגודל נבנה, מנופים מתפקדים כמנופים המסוגלים להרים חפצים במרחק מהמנוע ונקודת העיגון של העגורן. זה נעשה באמצעות זרוע בום, אורכו וזוויתו מהאדמה ניתנים לגוון בהתאם למלאכת הבנייה (או דה-קונסטרוקציה) בהישג יד.
ייתכן שתצטרך נוסחת חישוב הרמה כדי לקבוע את יכולת ההרמה של הגדרת מנוף נתונה. זה כולל בעיקר גיאומטריה בסיסית, אך גם הבנה קטנה של הפיזיקה הבסיסית עוזרת.
חלקים ופיזיקה של מנוף
מנוף מופעל על גבי פלטפורמה זזה ומסתובבת (אך אחרת מעוגנת אחרת) הנקראת בסיס תריסים, שיכול לרוחב כמה מטרים. זרוע הבום משתרעת כלפי מעלה והחוצה בזווית נתונה (נניח 30 מעלות) לאורכה, ובקצה זרוע בום זו מכשיר המרים את העומס שיש להניפו ולהניעו.
העומס (מסה כפול כוח הכבידה גרם, או 9.8 מ 'לשנייה2) מורם (באופן אידיאלי) אנכית, כך שאין כוחות אופקיים במשחק (ימים סוערים מביאים הרס למפעילי מנופים). במקום זאת, מתח T (כוח ליחידת אורך) נשמר בכבל כאשר הכוח כלפי מעלה של המנוף (מנותב על ידי גלגלת בחלק העליון של המכשיר) מאזן בדיוק את משקל העומס. כאשר המנוע מניע T מעל נקודה זו, העומס נע כלפי מעלה, בתנאי שהכבל חזק מספיק כדי לעמוד בכוח.
גיאומטריה של מנוף
מבט מצד אחד, בום המנוף, הקרקע והכבל האנכי יוצרים משולש ימני. ההיפוטנוזה היא זרוע הבום, הזרוע הארוכה של המשולש היא המרחק r מבסיס המשען לעומס ולזרוע הקצרה של ההיפוטנוזה הוא הגובה האנכי h של "קצה" הבום מעל קרקע, אדמה.
הרדיוס האפקטיבי r צריך להסביר את בסיס התורן ולכן הוא מקוצר מעט לחישוב כושר ההרמה; כלומר, הוא אינו מתחיל ישירות במנוע, שם נמצא קצה המשולש הימני הזה.
מנוף בשיווי משקל
למישור בשיווי משקל אין חלקים נעים. פירוש הדבר שסכום הכוחות החיצוניים והמומנט החיצוני הוא אפס. מכיוון שהעומס נוטה לסובב את זרוע הבום כלפי מטה סביב צירו בבסיס המשען, יש לאזן מומנט זה יחד עם איזון הכוח הישיר כלפי מטה שמופעל על ידי כוח המשיכה.
- כאמור, סכום הכוחות האופקיים צריך להיות אפס.
חישוב יכולת הרמת מנוף
הסטנדרט נוסחת חישוב יכולת מנוף ניתן ע"י
(r) (hC) / 100,
כאשר r הוא הרדיוס (מרחק לאורך הקרקע לעומס) ו- hC הוא הרמת גובה כפול קיבולת. הקיבולת, בתורם, היא ספציפית לכל אורך זרוע ובזווית שנבחרו, ויש להסתכל עליה בטבלה כמו זו במשאבים.
החישוב הסופי הוא למעשה ממוצע, הנלקח על ידי שימוש בערך hC שהוא מקסימאלי לכל רדיוס שנבחר. הנקודות הממוצעות הן הרדיוס המינימלי, r עצמו, וכל רדיוס מדויק ביחידות של 5.0 מטר בין לבין. כך שמערכת ערכים מלאה עשויה להיראות כמו 1.9, 5.0, 10.0 ו -14.2 מ ', והממוצע במקרה זה יהיה הממוצע של ארבעה מספרים.