Hver gang du snur et dørhåndtak, bruker du en kraft som om håndtaket var en spak. Denne rotasjonskraften, kjent som dreiemoment, lar deg bevege vekter med en vekt som balanserer den andre i begge ender av spaken. Du finner denne metoden for balansering og motvekt i mange applikasjoner, fra byggekraner til skyvedører Åpne, og ved å bruke ligningen for dreiemoment kan du bestemme vekten og avstanden langs spaken behov for.
Momentligning
Hver spak, med sine vekter for å balansere og motveie forskjellige krefter, er avhengig av en støttepunkt, det punktet der armene på spaken møtes. Drivpunktet skal ligge mellom begge vekter i hver ende av spaken slik at rotasjonskraften kan oppstå.
Disse spakene lar deg bruke en vekt i begge ender, slik at vektene motvirker hverandre. Dreiemomentet, også kalt øyeblikk eller øyeblikk av kraft, lar deg sammenligne avstanden og kraften mellom de to vektene av spaken.
Fulcrum Weight Balance Formula
Produktet av vektens kraft og avstanden det ligger på armen på spaken tilsvarer vekten på den andre siden. Matematisk er målestokken for vektbalansen
F_e \ ganger d_e = F_k \ ganger d_l
for innsatsstyrkenFe, dens avstand til støttepunktetde, lastekraftFdog dens avstand til støttepunktetdl.
Lastekraften og innsatsstyrken beskriver vektene på hver side av spaken, og de motvirker hverandre. Dette betyr at du kan bruke last og krefter som vekter og motvekt i disse applikasjonene.
Hvis du kjenner vinkelen "theta"θmellom armen og armeretningen på vekten, kan du inkludere den i kalkulatoren for vektbalansen for å skrive dreiemoment som dreiemoment "tau"
\ tau = F \ ganger r \ sin {\ theta}
Denne vinkelen sørger for at kraften påføres i riktig retning ved siden av spakearmene.
Fulcrum Weight Balance Calculator
Enhetene for kraft og avstand skal samsvare med begge sider av ligningen. Hvis du bruker pund for å måle kraftens vekt, husk å konvertere den til newton for å få den faktiske kraften. Du kan bruke konverteringen som 0,454 kilo tilsvarer 1 pund eller at 4,45 newton tilsvarer 1 pund.
Forsikre deg om at du måler avstanden fra gjenstanden på armen til spaken til støttepunktet. Denne kalkulatoren for avstandsberegning lar deg sammenligne vektene en kran eller gaffeltruck vil bruke til å løfte tunge vekter.
Beregning av motvekt for mobilkran
Tenk deg at en mobilkran løftet en stålbjelke som veide ett tonn, eller 2.000 pund, på 50 fot med en motvekt plassert 20 fot på den andre siden av støttepunktet. Kreftene påføres 90 ° vinkler på hver arm av kranens spak. Beregn motvektens vekt som mobilkranen kan bruke på denne avstanden.
Fordi kreftene påføres i 90 ° vinkler, er syndenθkomponent ville være lik synd(90 °), eller 1. Ved hjelp av ligningen,Fe × de = Fl × dl,Dreiemomentet for vekten, eller innsatsstyrken, er da 2000 pund ganger 50 fot, eller 100 000 pund-fot for vekten. Motvekten, eller belastningskraften, er da 100.000 pund-fot delt på 20 fot eller 5.000 pund.
Når kreftene i hver ende av spaken er like, er spaken i likevekt. Ved likevekt er nettokraften null, og det er ingen ekstra akselerasjon i systemet. Du kan angi at summen av kreftene på en mobilkran eller gaffeltruck er lik null når systemet ikke lenger akselererer eller bremser.