Kaskart pasukdami durų rankeną, veikiate jėgą, tarsi rankena būtų svirtis. Ši sukimosi jėga, vadinama sukimo momentu, leidžia judėti svoriais, kai vienas svoris subalansuoja kitą abiejuose svirties galuose. Šį balansavimo ir atsvaros būdą galite rasti daugelyje sričių - nuo statybinių kranų iki durų stūmimo atidarykite ir naudodami sukimo momento lygtį galite nustatyti svorio jėgą ir atstumą išilgai svirties reikia.
Sukimo momento lygtis
Kiekvienas svirtis, kurio svoris skirtingoms jėgoms subalansuoti ir atsverti, remiasi atramos tašku - tašku, kuriame susitinka svirties rankos. Atramos taškas turi būti tarp abiejų svorių abiejuose svirties galuose, kad atsirastų sukimosi jėga.
Šie svertai leidžia jums pritaikyti svorį abiem galams taip, kad svoriai atsvertų vienas kitą. Sukimo momentas, dar vadinamas jėgos momentu ar momentu, leidžia palyginti atstumą ir jėgą tarp dviejų svertų svorių.
„Fulcrum“ svorio balanso formulė
Svorio jėgos ir atstumo, per kurį jis yra ant svirties rankos, sandauga lygi svorio kitai pusei. Matematiškai taško svorio balanso formulė yra
F_e \ kartus d_e = F_k \ kartus d_l
už pastangų jėgąFe, jo atstumas iki atramos taškode, apkrovos jėgaFdir jo atstumas iki atramos taškodl.
Apkrovos jėga ir pastangų jėga apibūdina svorius abiejose svirties pusėse ir jie atsveria vienas kitą. Tai reiškia, kad šiose programose galite naudoti apkrovos ir pastangų jėgas kaip svorius ir atsvara.
Jei žinote kampą „teta“θtarp rankos svirties ir svorio jėgos krypties galite įtraukti ją į atramos svorio balanso skaičiuoklę, kad sukimo momentas būtų rašomas kaip „tau“
\ tau = F \ kartus r \ sin {\ theta}
Šis kampas užtikrina, kad jėga būtų nukreipta reikiama kryptimi kartu su svirtimis.
„Fulcrum“ svorio balanso skaičiuoklė
Jėgos ir atstumo vienetai turėtų sutapti abiejose lygties pusėse. Jei naudojate svarus jėgos svoriui matuoti, nepamirškite jos konvertuoti į niutonus, kad gautumėte tikrąją jėgą. Galite naudoti perskaičiavimą, kad 0,454 kilogramai yra lygūs 1 svarui arba 4,45 niutono yra lygūs 1 svarui.
Būtinai išmatuokite atstumą nuo svirties rankos objekto iki atramos taško. Ši atstumo atstumo skaičiuoklė leidžia palyginti svorius, kuriuos kranas ar krautuvas naudotų keliant sunkius svorius.
Mobilaus krano atsvaros skaičiavimas
Įsivaizduokite, mobilus kranas kėlė 50 tonų plieninę siją, sveriančią vieną toną arba 2 000 svarų, o atsvara buvo 20 pėdų kitoje atramos taško pusėje. Jėgos kiekvienai krano svirties rankai taikomos 90 ° kampu. Apskaičiuokite atsvaros svorį, kurį mobilusis kranas galėtų naudoti tokiu atstumu.
Kadangi jėgos veikia 90 ° kampu, nuodėmėθkomponentas būtų lygus nuodėme(90 °) arba 1. Naudojant lygtį,Fe × de = Fl × dl,svorio arba pastangų jėgos sukimo momentas tada yra 2000 svarų, padaugintų iš 50 pėdų, arba 100 000 svarų pėdų už svorį. Tada atsvaros svoris arba apkrovos jėga yra 100 000 svarų pėdų, padalytų iš 20 pėdų arba 5000 svarų.
Kai jėgos abiejuose svirties galuose yra lygios, svirtis yra pusiausvyroje. Esant pusiausvyrai, grynoji jėga lygi nuliui ir sistemoje nėra papildomo pagreičio. Kai sistema nebevartoja arba lėtėja, galite nustatyti mobilaus krano ar krautuvo jėgų sumą lygią nuliui.