Taikydami Niutono dėsnio dėsnius, galite apskaičiuoti skriemulių sistemų jėgą ir veikimą. Antrasis dėsnis veikia jėga ir pagreičiu; trečiasis dėsnis nurodo jėgų kryptį ir tai, kaip įtempimo jėga subalansuoja sunkio jėgą.
Skriemuliai: aukštyn ir žemyn
Skriemulys yra sumontuotas besisukantis ratas, kurio išlenktas išgaubtas ratlankis su virve, diržu ar grandine gali judėti palei rato ratlankį, kad pakeistų traukimo jėgos kryptį. Jis modifikuoja arba sumažina pastangas, reikalingas sunkiems daiktams, pavyzdžiui, automobilių varikliams ir liftams, perkelti. Pagrindinė skriemulio sistema turi objektą, sujungtą su vienu galu, o kontroliuojanti jėga, pavyzdžiui, žmogaus raumenys ar variklis, traukia iš kito galo. „Atwood“ skriemulių sistema turi abu skriemulio lyno galus, sujungtus su daiktais. Jei abu objektai turi tą patį svorį, skriemulys nejudės; tačiau nedidelis vilkikas iš abiejų pusių pajudins juos viena ar kita kryptimi. Jei apkrovos skiriasi, sunkesnė pagreitės žemyn, o lengvesnė - į viršų.
Pagrindinė skriemulio sistema
Antrasis Niutono dėsnis F (jėga) = M (masė) x A (pagreitis) daro prielaidą, kad skriemulys neturi trinties, ir jūs ignoruojate skriemulio masę. Trečiasis Niutono dėsnis sako, kad kiekvienam veiksmui yra vienoda ir priešinga reakcija, taigi ir bendra jėga F sistemos vertė bus lygi jėgai virve arba T (įtempimas) + G (sunkio jėga), traukiančiai ties apkrova. Pagrindinėje skriemulių sistemoje, jei jūs veikiate didesnę jėgą nei masė, jūsų masė paspartės, todėl F bus neigiamas. Jei masė pagreitėja žemyn, F yra teigiamas.
Apskaičiuokite lyno įtempimą naudodami šią lygtį: T = M x A. Ketvirtas pavyzdys, jei bandote rasti T pagrindinėje skriemulių sistemoje, kurios pritvirtinta 9 g masė įsibėgėja į viršų esant 2 m / s², tada T = 9 g x 2 m / s² = 18 gm / s² arba 18N (niutonai).
Apskaičiuokite gravitacijos sukeltą jėgą pagrindinei skriemulių sistemai, naudodami šią lygtį: G = M x n (gravitacinis pagreitis). Gravitacinis pagreitis yra konstanta, lygi 9,8 m / s². Masė M = 9g, taigi G = 9g x 9,8 m / s² = 88,2gm / s² arba 88,2 niutonų.
Į pradinę lygtį įterpkite ką tik apskaičiuotą įtempimą ir gravitacijos jėgą: -F = T + G = 18N + 88,2N = 106,2N. Jėga yra neigiama, nes skriemulio sistemos objektas greitėja aukštyn. Neigiamas jėgos kiekis perkeliamas į tirpalą, taigi F = -106,2N.
„Atwood“ skriemulių sistema
Lygtys, F (1) = T (1) - G (1) ir F (2) = -T (2) + G (2), daro prielaidą, kad skriemulys neturi trinties ar masės. Taip pat daroma prielaida, kad antroji masė yra didesnė už pirmąją. Kitu atveju perjunkite lygtis.
Apskaičiuokite įtempimą abiejose skriemulio sistemos pusėse naudodamiesi skaičiuokle, kad išspręstumėte šias lygtis: T (1) = M (1) x A (1) ir T (2) = M (2) x A (2). Pavyzdžiui, pirmojo daikto masė lygi 3g, antrojo - 6g, o abiejų virvės pusių pagreitis yra toks pat kaip 6,6m / s². Šiuo atveju T (1) = 3g x 6,6m / s² = 19,8N ir T (2) = 6g x 6,6m / s² = 39,6N.
Apskaičiuokite gravitacijos sukeltą jėgą pagrindinei skriemulių sistemai naudodami šią lygtį: G (1) = M (1) x n ir G (2) = M (2) x n. Gravitacinis pagreitis n yra konstanta, lygi 9,8 m / s². Jei pirmoji masė M (1) = 3g, o antroji masė M (2) = 6g, tada G (1) = 3g x 9,8 m / s² = 29,4N ir G (2) = 6g x 9,8 m / s² = 58,8 N.
Į pradines lygtis įterpkite anksčiau abiem objektams apskaičiuotas įtampas ir gravitacijos jėgas. Pirmam objektui F (1) = T (1) - G (1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N, o antram objektui F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. Tai, kad antrojo objekto jėga yra didesnė už pirmojo objekto ir kad pirmojo jėga objektas yra neigiamas rodo, kad pirmasis objektas greitėja aukštyn, o antrasis objektas juda žemyn.
Dalykai, kurių jums prireiks
- Skaičiuoklė
- Skriemulių sistemoje naudojamo daikto arba objektų svoris