Du kan beregne kraften og virkningen til trinsystemer gjennom anvendelse av Newtons bevegelseslover. Den andre loven fungerer med kraft og akselerasjon; den tredje loven indikerer styrkenes retning og hvordan spenningskraften balanserer tyngdekraften.
Remskiver: opp- og nedturer
En remskive er et montert roterende hjul som har en buet konveks kant med et tau, belte eller kjetting som kan bevege seg langs hjulets kant for å endre retningen til en trekkraft. Det modifiserer eller reduserer innsatsen som trengs for å flytte tunge gjenstander som bilmotorer og heiser. Et grunnleggende trinsesystem har et objekt som er koblet til den ene enden mens en kontrollerende kraft, for eksempel fra en persons muskler eller en motor, trekker fra den andre enden. Et Atwood-remskivesystem har begge ender av trinsetauet koblet til gjenstander. Hvis de to gjenstandene har samme vekt, vil trinsen ikke bevege seg; Imidlertid vil et lite slepebåt på hver side bevege dem i den ene eller den andre retningen. Hvis lastene er forskjellige, vil den tyngre akselerere ned mens den lettere belastningen akselererer opp.
Grunnleggende remskive system
Newtons andre lov, F (kraft) = M (masse) x A (akselerasjon) antar at trinsen ikke har friksjon, og du ignorerer trinsens masse. Newtons tredje lov sier at for hver handling er det en lik og motsatt reaksjon, så den totale kraften av systemet F vil være lik kraften i tauet eller T (strekk) + G (tyngdekraft) som trekker i laste. Hvis du utøver en kraft større enn massen i et grunnleggende trinsesystem, vil massen din akselerere opp og forårsake at F er negativ. Hvis massen akselererer ned, er F positiv.
Beregn spenningen i tauet ved hjelp av følgende ligning: T = M x A. Fire eksempler, hvis du prøver å finne T i et grunnleggende trinsesystem med en tilknyttet masse på 9g som akselererer oppover ved 2m / s², så er T = 9g x 2m / s² = 18gm / s² eller 18N (newton).
Beregn kraften forårsaket av tyngdekraften på grunnhjulsystemet ved hjelp av følgende ligning: G = M x n (gravitasjonsakselerasjon). Gravitasjonsakselerasjonen er en konstant lik 9,8 m / s². Massen M = 9g, så G = 9g x 9,8 m / s² = 88,2gm / s², eller 88,2 newton.
Sett inn spenningen og gravitasjonskraften du nettopp har beregnet i den opprinnelige ligningen: -F = T + G = 18N + 88.2N = 106.2N. Kraften er negativ fordi gjenstanden i remskivesystemet akselererer oppover. Det negative fra kraften flyttes over til løsningen så F = -106,2N.
Atwood Remskive System
Likningene, F (1) = T (1) - G (1) og F (2) = -T (2) + G (2), antar at remskiven ikke har noen friksjon eller masse. Det antar også at masse to er større enn masse en. Ellers bytt ligningene.
Beregn spenningen på begge sider av remskiven ved hjelp av en kalkulator for å løse følgende ligninger: T (1) = M (1) x A (1) og T (2) = M (2) x A (2). For eksempel er massen av det første objektet lik 3g, massen av det andre objektet er lik 6g, og begge sider av tauet har samme akselerasjon lik 6,6m / s². I dette tilfellet er T (1) = 3g x 6,6m / s² = 19,8N og T (2) = 6g x 6,6m / s² = 39,6N.
Beregn kraften forårsaket av tyngdekraften på grunnhjulsystemet ved hjelp av følgende ligning: G (1) = M (1) x n og G (2) = M (2) x n. Gravitasjonsakselerasjonen n er en konstant lik 9,8 m / s². Hvis den første massen M (1) = 3g og den andre massen M (2) = 6g, så er G (1) = 3g x 9,8 m / s² = 29,4N og G (2) = 6g x 9,8 m / s² = 58,8 N.
Sett inn spenningene og gravitasjonskreftene som tidligere er beregnet for begge objektene i de opprinnelige ligningene. For det første objektet F (1) = T (1) - G (1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N, og for det andre objektet F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. Det faktum at kraften til det andre objektet er større enn det første objektet, og at kraften til det første objektet er negativt viser at det første objektet akselererer oppover mens det andre objektet beveger seg nedover.
Ting du trenger
- Kalkulator
- Vekt på gjenstander eller gjenstander som brukes i remskivesystemet