레버리지 및 레버리지 계산 방법

거의 모든 사람들이지렛대대부분의 사람들은 얼마나 넓은 범위의간단한 기계자격을 갖추십시오.

느슨하게 말해서, 레버는 다른 무동력 장치가 관리 할 수없는 방식으로 느슨해 진 것을 "지르는"데 사용되는 도구입니다. 일상 언어에서 상황에 대해 독특한 형태의 힘을 얻은 사람은 "레버리지"를 소유한다고합니다.

레버에 대해 배우고 그 사용과 관련된 방정식을 적용하는 방법을 배우는 것은 물리학 입문 과정에서 제공하는 보람있는 프로세스 중 하나입니다. 여기에는 힘과 토크에 대한 약간의 내용이 포함되어 있으며 반 직관적이지만 중요한 개념을 소개합니다.힘의 곱셈, 그리고 다음과 같은 핵심 개념으로 전화를 겁니다.작업그리고 거래에서 에너지의 형태.

레버의 주요 장점 중 하나는 중요한 요소를 생성하는 방식으로 쉽게 "스택"될 수 있다는 것입니다.기계적 장점. 복합 레버 계산은 잘 설계된 단순 기계의 "체인"이 얼마나 강력하면서도 겸손 할 수 있는지를 보여줍니다.

​아이작 뉴턴(1642–1726), 수학적 학문의 공동 발명으로 인정받는 것 외에도 미적분, 갈릴레오 갈릴레이의 작업을 확장하여 에너지와 운동. 특히 그는 다음과 같이 제안했습니다.

물체는 질량에 비례하는 방식으로 속도 변화에 저항합니다 (관성 법칙, 뉴턴의 첫 번째 법칙).

라는 수량힘속도를 변경하기 위해 질량에 작용합니다.가속​ (​F = ma, 뉴턴의 두 번째 법칙);

라는 수량기세질량과 속도의 곱인는 폐쇄 된 물리적 시스템에서 보존된다는 점에서 (즉, 총량은 변하지 않음) 계산에 매우 유용합니다. 합계에너지보존됩니다.

이러한 관계의 여러 요소를 결합하면 다음과 같은 개념이 생성됩니다.작업, 즉거리를 통해 곱해진 힘​:

이 렌즈를 통해 레버 연구가 시작됩니다.

레버는 다음과 같은 장치 클래스에 속합니다.간단한 기계, 여기에는기어, 풀리, 경사면, 웨지과나사. ( "기계"라는 단어 자체는 "쉽게 만드는 데 도움"을 의미하는 그리스어 단어에서 유래했습니다.)

모든 단순 기계는 하나의 특성을 공유합니다. 거리를 희생하여 힘을 증가시킵니다 (추가 된 거리는 종종 영리하게 숨겨집니다). 에너지 보존의 법칙은 어떤 시스템도 무로부터 작업을 "생성"할 수 없음을 확인하지만 W의 값이 제한 되더라도 방정식의 다른 두 변수는 그렇지 않습니다.

심플 머신에서 관심있는 변수는기계적 장점, 이는 입력 힘에 대한 출력 힘의 비율입니다.

종종이 양은 다음과 같이 표현됩니다.이상적인 기계적 이점또는 IMA는 마찰력이 없을 경우 기계가 누릴 수있는 기계적 이점입니다.

간단한 레버는 어떤 종류의 단단한 막대로, a라는 고정 점을 중심으로 자유롭게 회전 할 수 있습니다.지점레버에 힘이 가해지면. 지렛대는 레버의 길이를 따라 원하는 거리에 위치 할 수 있습니다. 레버에 토크 형태의 힘이 발생하는 경우, 이는 축 주위에 작용하는 힘입니다. 로드에 작용하는 힘 (토크)의 합이 0이면 레버가 움직이지 않습니다.

토크는 적용된 힘에 지지점으로부터의 거리를 더한 값입니다. 따라서 두 가지 힘을받는 단일 레버로 구성된 시스템에프₁과에프₂거리 x에서₁ 그리고 x₂ 지렛대에서 평형 상태에있을 때에프​_​1​엑스₁ = ​에프​_​2​엑스₂.

• F와 x의 곱은순간, 어떤 방식 으로든 물체가 회전을 시작하도록하는 힘입니다.

다른 유효한 해석 중에서이 관계는 짧은 거리에 작용하는 강한 힘이 정확하게 작용할 수 있음을 의미합니다. 더 먼 거리에 걸쳐 작용하는 약한 힘에 의해 균형 잡힌 (마찰로 인한 에너지 손실이 없다고 가정) 방법.

지지점에서 레버에 힘이 가해지는 지점까지의 거리를레버 암,또는순간 팔. (이 방정식에서는 시각적 단순성을 위해 "x"를 사용하여 표현되었습니다. 다른 소스는 소문자 "l"을 사용할 수 있습니다.)

토크는 레버에 직각으로 작용할 필요는 없지만 주어진 힘에 대해 오른쪽 (즉, 90 °) 각도는 최대 힘의 양을 산출합니다. = 1.

물체가 평형 상태에 있으려면 해당 물체에 작용하는 힘과 토크의 합이 모두 0이어야합니다. 즉, 모든 시계 방향 토크는 반 시계 방향 토크로 정확하게 균형을 이루어야합니다.

일반적으로 레버에 힘을 가하는 아이디어는 힘과 레버 암 사이의 확실한 양방향 절충안을 "활용"하여 무언가를 움직이는 것입니다. 당신이 반대하려는 힘을저항력, 그리고 자신의 입력 힘은노력 력. 따라서 출력 력은 물체가 회전하기 시작하는 순간 (즉, 평형 조건이 더 이상 충족되지 않을 때) 저항력 값에 도달하는 것으로 생각할 수 있습니다.

일, 힘 및 거리의 관계 덕분에 MA는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

어디 d_이자형 노력 팔이 움직이는 거리 (회전식) 및 d_{아르 자형} 저항 레버 암이 움직이는 거리입니다.

레버가 들어옵니다세 가지 유형​.

• ​첫 주문:지지점은 노력과 저항 사이에 있습니다 (예: "시소").
• ​두 번째 순서: 힘과 저항은 받침점에서 같은쪽에 있지만 반대 방향을 가리키고 받침점에서 더 멀리 떨어져 있습니다 (예: 수레).
• ​3 차 :힘과 저항은 지지점의 같은쪽에 있지만 하중이 지지점에서 멀어지면서 반대 방향을 가리 킵니다 (예: 클래식 투석기).

ㅏ복합 레버한 레버의 출력 힘이 다음 레버의 입력 힘이되어 궁극적으로 엄청난 양의 힘을 증가시킬 수 있도록 함께 작동하는 일련의 레버입니다.

피아노 건반은 복합 레버가있는 기계를 조립할 때 발생할 수있는 훌륭한 결과의 한 예입니다. 시각화하기 쉬운 예는 일반적인 손톱깎이 세트입니다. 이것으로 나사 덕분에 두 개의 금속 조각을 함께 당기는 손잡이에 힘을가합니다. 핸들은이 나사에 의해 금속의 상단 부분에 결합되어 하나의 지지점을 생성하고 두 조각은 반대쪽 끝에서 두 번째 지지점에 의해 결합됩니다.

핸들에 힘을 가하면 핸들보다 훨씬 더 멀리 (1 인치 정도만) 이동합니다. 두 개의 날카로운 깎기 끝, 몇 밀리미터 만 움직여서 서로 닫고 일. 당신이 적용하는 힘은 d 덕분에 쉽게 배가됩니다._{아르 자형} 너무 작아요.

지지점에서 4 미터 (m) 거리에서 시계 방향으로 50 뉴턴 (N)의 힘이 적용됩니다. 이 하중의 균형을 맞추기 위해 지지대의 반대편에서 100m 거리에 어떤 힘을 가해 야합니까?

여기에서 변수를 할당하고 간단한 비율을 설정합니다. 에프₁= 50 N, x₁ = 4m 및 x₂ = 100m.

당신은 F₁엑스₁ = F₂엑스₂, 그래서

따라서 당신이 그것을 끝내기 위해 축구장의 길이를 기꺼이 멀리 서있는 한 저항 부하를 상쇄하는 데 아주 작은 힘만 필요합니다!