Skriemeļi ikdienas dzīvē
Akas, lifti, būvlaukumi, trenažieri un siksnas piedziņas ģeneratori ir visas lietojumprogrammas, kurās skriemeļi tiek izmantoti kā mašīnas pamatfunkcija.
Lai nodrošinātu smagu priekšmetu pacelšanas sistēmu, lifts izmanto pretatsvarus ar skriemeļiem. Siksnas piedziņas ģeneratori tiek izmantoti, lai nodrošinātu rezerves enerģiju mūsdienu lietojumprogrammām, piemēram, ražošanas rūpnīcai. Militārās bāzes izmanto strāvas ģeneratorus, lai nodrošinātu strāvu stacijai konflikta gadījumā.
Militāri izmanto ģeneratorus, lai nodrošinātu spēku militārajām bāzēm, ja nav ārējas barošanas avota. Siksnas piedziņas ģeneratoru pielietojums ir milzīgs. Skriemeļi tiek izmantoti arī apgrūtinošu priekšmetu celšanai būvniecībā, piemēram, cilvēks tīra logus ļoti augstā ēkā vai pat ļoti smagu priekšmetu celtniecībā.
Mehānika aiz siksnas piedziņas ģeneratoriem
Siksnas ģeneratorus darbina divi dažādi skriemeļi, kas pārvietojas ar divām dažādām apgriezieniem minūtē, kas nozīmē, cik daudz rotācijas skriemeļi var izpildīt minūtē.
Iemesls, kāpēc skriemeļi griežas ar diviem dažādiem apgriezieniem minūtē, ir tas, ka tas ietekmē periodu vai laiku, kas nepieciešams, lai skriemeļi pabeigtu vienu pagriezienu vai ciklu. Periodam un biežumam ir apgriezta sakarība, tas nozīmē, ka periods ietekmē biežumu, un biežums ietekmē periodu.
Frekvence ir būtisks jēdziens, kas jāsaprot, darbinot konkrētas lietojumprogrammas, un frekvence tiek mērīta hercos. Ģeneratori ir arī cita veida trīsi darbināms ģenerators, ko izmanto, lai uzlādētu akumulatorus mūsdienās braucošajos transportlīdzekļos.
Daudzi ģeneratoru veidi izmanto maiņstrāvu, bet daži - līdzstrāvu. Pirmo līdzstrāvas ģeneratoru uzbūvēja Maikls Faradejs, kas parādīja, ka gan elektrība, gan magnētisms ir vienots spēks, ko sauc par elektromagnētisko spēku.
Skriemeļu problēmas mehānikā
Skriemeļu sistēmas tiek izmantotas mehānikas problēmās fizikā. Labākais veids, kā atrisināt skriemeļu problēmas mehānikā, ir izmantot Ņūtona otro kustības likumu un izprast Ņūtona trešo un pirmo kustības likumu.
Ņūtona otrais likums nosaka:
F = ma
Kur,Fir neto spēkam, kas ir visu uz objektu iedarbojošos spēku vektoru summa. m ir objekta masa, kas ir skalārs lielums, kas nozīmē, ka masai ir tikai lielums. Paātrinājums piešķir Ņūtona otrajam likumam tā vektoru īpašību.
Dotajos skriemeļu sistēmas problēmu piemēros būs nepieciešama pārzināšana ar algebrisko aizstāšanu.
Visvienkāršākā ritenīšu sistēma, kas jāatrisina, ir primārāAtvuda mašīnaizmantojot algebrisko aizstāšanu. Skriemeļu sistēmas parasti ir nemainīgas paātrināšanas sistēmas. Atvuda mašīna ir viena skriemeļu sistēma ar diviem svariem, kas piestiprināti ar vienu svaru katrā skriemeļa pusē. Atvuda mašīnas problēmas sastāv no diviem vienādas masas un diviem nevienmērīgas masas svariem.
Ja Atvuda mašīna sastāv no viena 50 kilogramu svara kreisajā pusē no skriemeļa un 100 kg svara pa labi no skriemeļa, kāds ir sistēmas paātrinājums?
Lai sāktu, uzzīmējiet brīvu ķermeņa diagrammu ar visiem spēkiem, kas iedarbojas uz sistēmu, ieskaitot spriedzi.
Objekts pa labi no skriemeļa
m_1 g-T = m_1 a
Kur T ir spriegumam un g ir gravitācijas paātrinājums.
Objekts pa kreisi no skriemeļa
Ja spriedze palielinās pozitīvajā virzienā, spriedze ir pozitīva pulksteņrādītāja kustības virzienā (virzoties līdzi) attiecībā pret rotāciju pulksteņrādītāja virzienā. Ja svars velk uz leju negatīvajā virzienā, tāpēc svars ir negatīvs, pretēji pulksteņrādītāja kustības virzienam (pretēji) attiecībā pret rotāciju pulksteņrādītāja virzienā.
Tāpēc, piemērojot Ņūtona otro kustības likumu:
Spriedze ir pozitīva, W vai m2g ir negatīvs šādi
T-m_2 g = m_2 a
Atrisiniet spriedzi.
T = m_2 g + m_2 a
Pirmā objekta vienādojumā aizstāj.
\ sākas {izlīdzināts} & 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 \ end {izlīdzināts}
Pievienojiet 50 kilogramus otrajai masai un 100 kg pirmajai masai
\ sāciet {izlīdzināt} a & = \ frac {m_1-m_2} {m_2 + m_1} g \\ & = \ frac {100-50} {50 + 100} 9,8 \\ & = 3,27 \ teksts {m / s} ^ 2 \ beigas {izlīdzinātas}
Skriemeļu sistēmas dinamikas grafiskā analīze
Ja skriemeļu sistēma tika atbrīvota no atpūtas ar divām nevienādām masām un tika attēlota grafikā ar ātruma un laika grafiku, radītu lineāru modeli, tas nozīmē, ka tas neveidotu parabolisko līkni, bet gan diagonālu taisnu līniju, sākot no izcelsmi.
Šī grafika slīpums radītu paātrinājumu. Ja sistēma tiktu attēlota grafikā pozīcijas un laika grafikā, tā radītu parabolisko līkni, sākot no sākuma, ja tā tiktu realizēta no atpūtas. Šīs sistēmas grafika slīpums radītu ātrumu, tas nozīmē, ka ātrums mainās visā skriemeļu sistēmas kustībā.
Skriemeļu sistēmas un berzes spēki
Askriemeļu sistēma ar berziir sistēma, kas mijiedarbojas ar kādu virsmu, kurai ir pretestība, berzes spēku ietekmē palēninot skriemeļu sistēmu. Šajos gadījumos galda virsma ir pretestības forma, kas mijiedarbojas ar skriemeļu sistēmu, palēninot sistēmu.
Šis problēmas piemērs ir skriemeļu sistēma ar berzes spēkiem, kas iedarbojas uz sistēmu. Berzes spēks šajā gadījumā ir galda virsma, kas mijiedarbojas ar koka bloku.
50 kg bloks balstās uz galda ar berzes koeficientu starp bloku un 0,3 galdu skriemeļa kreisajā pusē. Otrais bloks karājas skriemeļa labajā pusē, un tā masa ir 100 kg. Kāds ir sistēmas paātrinājums?
Lai atrisinātu šo problēmu, jāpiemēro Ņūtona trešais un otrais kustības likums.
Sāciet, uzzīmējot brīvu ķermeņa diagrammu.
Uztveriet šo problēmu kā vienu, nevis divdimensiju.
Berzes spēks no objekta kreisās puses pavilks vienu pretēju kustību. Smaguma spēks pievilks tieši uz leju, un parastais spēks pievilks pretējā virzienā smaguma spēkam, kas ir vienāds ar lielumu. Spriedze vērsīsies pa labi skriemeļa virzienā pulksteņrādītāja virzienā.
Otrajam objektam, kas ir karājas masa skriemeļa labajā pusē, spriedze virzīsies uz augšu pretēji pulksteņrādītāja virzienam un smaguma spēks - uz leju pulksteņrādītāja kustības virzienā.
Ja spēks ir pretrunā ar kustību, tas būs negatīvs, un, ja spēks iet ar kustību, tas būs pozitīvs.
Pēc tam vispirms aprēķiniet visu to spēku vektoru summu, kas iedarbojas uz pirmo objektu, kas atrodas uz galda.
Normālais spēks un gravitācijas spēks atceļ saskaņā ar Ņūtona trešo kustības likumu.
F_k = \ mu_k F_n
Kur Fk ir kinētiskās berzes spēks, kas nozīmē kustībā esošos objektus un uk ir berzes koeficients, un Fn ir normāls spēks, kas darbojas perpendikulāri virsmai, pie kuras objekts atrodas.
Parastais spēks pēc lieluma būs vienāds ar gravitācijas spēku, tāpēc
F_n = mg
Kur Fn ir normālais spēks un m ir masa, un g ir gravitācijas paātrinājums.
Pielietojiet Ņūtona otro kustības likumu objektam, kas atrodas pa kreisi no skriemeļa.
F_ {net} = ma
Berze pretojas kustības spriedzei, kas notiek ar kustību, tāpēc
- \ mu_k F_n + T = m_1a
Pēc tam atrodiet visu spēku, kas darbojas uz otro objektu, vektora summu, kas ir tikai gravitācija velk tieši uz leju ar kustību un spriedzi pretēji kustībai pretēji pulksteņrādītāja kustības virzienam virzienu.
Tātad, tāpēc
F_g-T = m_2a
Atrisiniet saspringumu ar pirmo iegūto vienādojumu.
T = \ mu_k F_n + m_1a
Aizstājiet spriegojuma vienādojumu otrajā vienādojumā, tāpēc
F_g- \ mu_k F_n-m_1a = m_2a
Pēc tam atrisiniet paātrinājumu.
\ 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} \ end { izlīdzināts}
Pievienojiet vērtības.
a = 9,81 \ frac {100-0,3 (50)} {100 + 50} = 5,56 \ teksts {m / s} ^ 2
Skriemeļu sistēmas
Skriemeļu sistēmas tiek izmantotas ikdienas dzīvē, sākot no ģeneratoriem līdz smagu priekšmetu pacelšanai. Vissvarīgākais ir tas, ka skriemeļi māca mehānikas pamatus, kas ir vitāli svarīgi fizikas izpratnei. Skriemeļu sistēmu nozīme ir būtiska mūsdienu rūpniecības attīstībai, un to ļoti bieži izmanto. Fizikas skriemelis tiek izmantots siksnas piedziņas ģeneratoriem un ģeneratoriem.
Siksnas piedziņas ģenerators sastāv no diviem rotējošiem skriemeļiem, kas rotē ar diviem dažādiem apgriezieniem minūtē, un kurus izmanto iekārtu darbināšanai dabas katastrofu gadījumā vai vispārējām enerģijas vajadzībām. Skriemeļi tiek izmantoti rūpniecībā, strādājot ar ģeneratoriem enerģijas rezerves nodrošināšanai.
Skriemeļu problēmas mehānikā rodas visur, sākot no slodžu aprēķināšanas, projektējot vai būvējot, un iekšā lifti, lai aprēķinātu jostas spriedzi, paceļot smagu priekšmetu ar skriemeļu, lai josta nedarītu pārtraukums. Skriemeļu sistēmu izmanto ne tikai fizikas problēmās, un mūsdienās mūsdienu pasaulē tās tiek izmantotas ļoti daudziem lietojumiem.
