Skriemuliai kasdieniniame gyvenime
Šuliniai, liftai, statybų aikštelės, treniruokliai ir diržais varomi generatoriai - tai skriemuliai kaip pagrindinė mašinos funkcija.
Liftas naudoja priešpriešinius svorius su skriemuliais, kad sukurtų sunkiųjų daiktų pakėlimo sistemą. Diržais varomi generatoriai naudojami atsarginei energijos tiekimui šiuolaikinėms programoms, tokioms kaip gamykla. Karinės bazės, naudodamos diržą varomus generatorius, teikia energiją stočiai kilus konfliktui.
Kariuomenė naudoja generatorius, kad maitintų karines bazes, kai nėra išorinio maitinimo šaltinio. Diržais varomų generatorių pritaikymas yra didžiulis. Skriemuliai taip pat naudojami sunkiems statybų objektams pakelti, pavyzdžiui, žmogus valo langus ant labai aukšto pastato ar net labai sunkius daiktus, naudojamus statybose.
Mechanika už diržų varomų generatorių
Diržų generatoriai yra varomi dviem skirtingais skriemuliais, judančiais dviem skirtingais apsisukimais per minutę, o tai reiškia, kiek skriemulio gali pasisukti per minutę.
Priežastis, kodėl skriemuliai sukasi dviem skirtingais apsisukimų dažniais, yra ta, kad tai daro įtaką laikotarpiui arba laikui, per kurį skriemuliai užtrunka iki vieno sukimosi ar ciklo. Laikotarpis ir dažnis turi atvirkštinį ryšį, tai reiškia, kad laikotarpis turi įtakos dažniui, o dažnis - periodui.
Dažnis yra esminė sąvoka, kurią reikia suprasti, kai maitinamas konkretus pritaikymas, o dažnis matuojamas hercais. Kintamosios srovės generatoriai taip pat yra kita skriemulinio variklio forma, naudojama šiandien įkraunamose transporto priemonėse įkrauti baterijas.
Daugelis generatorių tipų naudoja kintamąją, o kai kurie - nuolatinę. Pirmąjį nuolatinės srovės generatorių pastatė Michaelas Faraday, kuris parodė, kad elektra ir magnetizmas yra vieninga jėga, vadinama elektromagnetine jėga.
Skriemulio problemos mechanikoje
Skriemulio sistemos naudojamos fizikos mechanikos problemoms spręsti. Geriausias būdas išspręsti skriemulių problemas mechanikoje yra panaudoti antrąjį Niutono judėjimo dėsnį ir suprasti trečiąjį bei pirmąjį Niutono judėjimo dėsnius.
Antrasis Niutono įstatymas sako:
F = ma
Kur,Fyra grynoji jėga, kuri yra visų objektą veikiančių jėgų vektorinė suma. m yra objekto masė, tai yra skaliarinis dydis, reiškiantis, kad masė turi tik dydį. Pagreitis suteikia antrajam Niutono dėsniui savo vektorinę nuosavybę.
Pateiktuose skriemulių sistemos problemų pavyzdžiuose reikės susipažinti su algebriniu pakeitimu.
Paprasčiausia išspręsti skriemulių sistema yra pirminėAtwoodo mašinanaudojant algebrinę pakaitalą. Skriemulių sistemos paprastai yra pastovaus pagreičio sistemos. „Atwood“ mašina yra viena skriemulio sistema su dviem svoriais, pritvirtintais po vieną svorį kiekvienoje skriemulio pusėje. Problemos, susijusios su „Atwood“ mašina, susideda iš dviejų vienodos masės ir dviejų nelygių masių.
Jei „Atwood“ mašina susideda iš vieno 50 kilogramų svorio kairėje skriemulio ir 100 kg svorio dešinėje nuo skriemulio, koks yra sistemos pagreitis?
Norėdami pradėti, nupieškite visų sistemą veikiančių jėgų, įskaitant įtampą, kūno diagramą.
Objektas skriemulio dešinėje
m_1 g-T = m_1 a
Kur T yra įtampa, o g - pagreitis dėl sunkio jėgos.
Objektas kairėje skriemulio dalyje
Jei įtampa kyla teigiama linkme, įtampa yra teigiama pagal laikrodžio rodyklę. Jei svoris traukiasi žemyn neigiama kryptimi, svoris yra neigiamas, prieš laikrodžio rodyklę (priešingai), atsižvelgiant į sukimąsi pagal laikrodžio rodyklę.
Todėl taikant Niutonų antrąjį judėjimo dėsnį:
Įtampa teigiama, W arba m2g yra neigiamas taip
T-m_2 g = m_2 a
Išspręskite įtampą.
T = m_2 g + m_2 a
Pakeiskite į pirmojo objekto lygtį.
\ prasideda {lygiuoti} & m_1g-T = m_1a \\ & m1 g- (m_2 g + m_2a) = m_1a \\ & m_1g-m_2g-m_2a = m_1a \\ & m_1g-m_2g = m_2a + m_1a \\ & (m_1-m_2) g = (m_2 + m_1) a \\ & a = \ frac {m_1-m_2} {m_2 + m_1} g \ pabaiga {lygiuota}
Į antrąją masę įkiškite 50 kilogramų, o pirmajai - 100 kg
\ pradėkite {lygiuoti} & = \ frac {m_1-m_2} {m_2 + m_1} g \\ & = \ frac {100-50} {50 + 100} 9,8 \\ & = 3,27 \ text {m / s} ^ 2 \ pabaiga {lygiuota}
Skriemulio sistemos dinamikos grafinė analizė
Jei skriemulio sistema buvo išleista iš poilsio su dviem nevienodomis masėmis ir buvo pavaizduota greičio ir laiko grafike, tai sukurtų tiesinį modelį, o tai reiškia, kad jis nesudarytų parabolinės kreivės, o įstrižainės tiesę, pradedant nuo kilmę.
Šio grafiko nuolydis sukeltų pagreitį. Jei sistema būtų pavaizduota padėties ir laiko grafike, ji sukurtų parabolinę kreivę, pradedant nuo pradžios, jei ji būtų realizuota iš ramybės. Šios sistemos grafiko nuolydis sukurtų greitį, o tai reiškia, kad greitis skiriasi skriemulio sistemos judėjimo metu.
Skriemulių sistemos ir trinties jėgos
Askriemulio sistema su trintimiyra sistema, sąveikaujanti su tam tikru paviršiumi, kuris turi pasipriešinimą, sulėtindamas skriemulio sistemą dėl trinties jėgų. Šiuo atveju stalo paviršius yra atsparumo forma, sąveikaujanti su skriemulio sistema, sulėtinanti sistemos greitį.
Šis problemos pavyzdys yra skriemulio sistema, turinti trinties jėgas, veikiančias sistemą. Trinties jėga šiuo atveju yra stalo paviršius, sąveikaujantis su medžio luitu.
50 kg blokas remiasi į stalą, kurio trinties koeficientas tarp bloko ir 0,3 stalo yra kairėje skriemulio pusėje. Antrasis blokas kabo dešinėje skriemulio pusėje ir jo masė yra 100 kg. Koks yra sistemos pagreitis?
Norint išspręsti šią problemą, reikia taikyti trečiąjį ir antrąjį Niutono dėsnius.
Pradėkite piešdami nemokamą kūno schemą.
Šią problemą traktuokite kaip vienmatę, o ne dvimatę.
Trinties jėga bus nukreipta į kairę nuo objekto vieną priešingą judesį. Sunkio jėga trauks tiesiai žemyn, o įprasta jėga trauks priešinga sunkumo jėgos, kurios dydis yra lygus, krypčiai. Įtempimas trauksis į dešinę skriemulio kryptimi pagal laikrodžio rodyklę.
Antrame objekte, kuris yra pakabinama masė skriemulio dešinėje, įtampa tempiasi prieš laikrodžio rodyklę, o sunkio jėga - žemyn pagal laikrodžio rodyklę.
Jei jėga priešinasi judesiui, ji bus neigiama, o jei jėga eina judesiu, ji bus teigiama.
Tada pradėkite nuo visų jėgų, veikiančių pirmąjį ant stalo esančio objekto, vektorinės sumos apskaičiavimo.
Normali jėga ir sunkio jėga išnyksta pagal trečiąjį Niutono judėjimo dėsnį.
F_k = \ mu_k F_n
Kur Fk yra kinetinės trinties jėga, reiškianti judančius objektus ir uk yra trinties koeficientas, o Fn yra normali jėga, einanti statmenai paviršiui, kuriame daiktas ilsisi.
Normali jėga bus lygi gravitacijos jėgai, taigi, todėl
F_n = mg
Kur Fn yra normali jėga, o m yra masė, o g - pagreitis dėl sunkio jėgos.
Taikykite antrąjį Niutono judėjimo dėsnį objektui, esančiam skriemulio kairėje.
F_ {net} = ma
Trintis priešinasi judesio įtampai judant judesiu, todėl,
- \ mu_k F_n + T = m_1a
Tada suraskite visų jėgų, veikiančių antrąjį objektą, vektorinę sumą, kuri yra tik gravitacija traukiama tiesiai žemyn judesiu ir įtampa priešinga judesiui prieš laikrodžio rodyklę kryptis.
Taigi, todėl
F_g-T = m_2a
Išspręskite įtampą naudodami pirmąją gautą lygtį.
T = \ mu_k F_n + m_1a
Įtempimo lygtį pakeiskite į antrąją lygtį, taigi,
F_g- \ mu_k F_n-m_1a = m_2a
Tada spręskite pagreitį.
\ begin {aligned} & F_g- \ mu_k F_n-m_1a = m_2a \\ & m_2g- \ mu_k m_1 g = (m_1 + m_2) a \\ & a = g \ frac {m_2- \ mu_km_1} {m_2 + m_1} \ pabaiga { sulygiuota}
Įjunkite vertes.
a = 9,81 \ frac {100-0,3 (50)} {100 + 50} = 5,56 \ tekstas {m / s} ^ 2
Skriemulio sistemos
Skriemulių sistemos yra naudojamos kasdieniame gyvenime, nuo generatorių iki sunkių daiktų kėlimo. Svarbiausia, kad skriemuliai moko mechanikos pagrindų, o tai yra gyvybiškai svarbu norint suprasti fiziką. Skriemulių sistemų svarba yra būtina šiuolaikinės pramonės plėtrai ir yra labai dažnai naudojama. Diržo generatoriams ir generatoriams naudojamas fizikos skriemulys.
Diržą varantis generatorius susideda iš dviejų besisukančių skriemulių, kurie sukasi dviem skirtingais apsisukimų dažniais, kurie naudojami įrangai maitinti stichinės nelaimės atveju arba bendroms energijos reikmėms. Skriemuliai pramonėje naudojami dirbant su generatoriais, kad būtų užtikrinta atsarginė energija.
Skriemulių problemos mechanikoje kyla visur, pradedant skaičiuoti apkrovas projektuojant ar statant, ir statybose liftai, skirti apskaičiuoti diržo įtampą, keliantį sunkų daiktą skriemuliu, kad diržas to nedarytų pertrauka. Skriemulio sistema naudojama ne tik fizikos problemose, bet ir naudojama šiuolaikiniame pasaulyje daugeliui programų.