Telkens wanneer u aan een deurklink draait, oefent u een kracht uit alsof de handgreep een hendel is. Met deze rotatiekracht, ook wel koppel genoemd, kunt u gewichten verplaatsen waarbij het ene gewicht het andere balanceert aan beide uiteinden van de hendel. U vindt deze manier van balanceren en compenseren in veel toepassingen, van bouwkranen tot het duwen van deuren open, en met behulp van de vergelijking voor koppel kunt u de kracht van het gewicht en de afstand langs de hendel bepalen nodig zijn.
Koppelvergelijking:
Elke hefboom, met zijn gewichten om verschillende krachten in evenwicht te brengen en te compenseren, steunt op een draaipunt, het punt waar de armen van de hefboom samenkomen. Het steunpunt moet tussen beide gewichten aan beide uiteinden van de hefboom liggen, zodat de rotatiekracht kan optreden.
Met deze hendels kunt u aan beide uiteinden een gewicht aanbrengen, zodat de gewichten elkaar compenseren. Met het koppel, ook wel het moment of moment van kracht genoemd, kun je de afstand en kracht tussen de twee gewichten van de hendel vergelijken.
Fulcrum Gewichtsbalans Formule
Het product van de kracht van het gewicht en de afstand waarop het zich op de arm van de hendel bevindt, is gelijk aan dat van het gewicht aan de andere kant. Wiskundig gezien is de formule voor de gewichtsbalans van het draaipunt:
F_e\times d_e=F_k\times d_l
voor de inspanningskrachtFe, de afstand tot het steunpuntde, belastingskrachtFden de afstand tot het steunpuntdik.
De belastingskracht en inspanningskracht beschrijven de gewichten aan weerszijden van de hefboom en ze compenseren elkaar. Dit betekent dat u de belastings- en inspanningskrachten kunt gebruiken als gewichten en contragewichten in deze toepassingen.
Als je de hoek "theta" kentθtussen de hefboom van de arm en de richting van de kracht op het gewicht, kunt u het opnemen in de fulcrum weight balance calculator om het koppel te schrijven als koppel "tau"
\tau=F\times r\sin{\theta}
Deze hoek zorgt ervoor dat de kracht langs de hefboomarmen in de juiste richting wordt uitgeoefend.
Fulcrum Gewichtsbalans Calculator
De eenheden voor kracht en afstand moeten overeenkomen voor beide zijden van de vergelijking. Als u ponden gebruikt om het gewicht van de kracht te meten, vergeet dan niet om deze om te rekenen naar Newton om de werkelijke kracht te krijgen. U kunt de conversie gebruiken dat 0,454 kilogram gelijk is aan 1 pond of dat 4,45 Newton gelijk is aan 1 pond.
Zorg ervoor dat u de afstand meet van het object op de arm van de hendel tot het steunpunt. Met deze draaipuntafstandcalculator kunt u de gewichten vergelijken die een kraan of vorkheftruck zou gebruiken bij het heffen van zware gewichten.
Berekening contragewicht mobiele kraan
Stel je voor dat een mobiele kraan een stalen ligger ophief die één ton of 2.000 pond woog op 50 voet met een contragewicht op 20 voet aan de andere kant van het steunpunt. De krachten worden onder een hoek van 90° op elke arm van de hefboom van de kraan uitgeoefend. Bereken het gewicht van de ballast dat de mobiele kraan op deze afstand zou kunnen gebruiken.
Omdat de krachten onder een hoek van 90° worden uitgeoefend, is de sinθcomponent zou gelijk zijn aan zonde(90°), of 1. Met behulp van de vergelijking,Fe × de = Fik × dik,het koppel voor het gewicht, of inspanningskracht, is dan 2.000 pond maal 50 voet, of 100.000 pond-voet voor het gewicht. Het tegengewicht, of belastingskracht, is dan 100.000 pond-voet gedeeld door 20 voet of 5.000 pond.
Wanneer de krachten aan beide uiteinden van de hefboom gelijk zijn, is de hefboom in evenwicht. Bij evenwicht is de netto kracht nul en is er geen extra versnelling in het systeem. U kunt de som van de krachten op een mobiele kraan of heftruck gelijk stellen aan nul wanneer het systeem niet meer versnelt of vertraagt.