Remskivesystemets fysikk

Brønner, heiser, byggeplasser, treningsmaskiner og beltedrevne generatorer er applikasjoner som bruker remskiver som en grunnleggende funksjon av maskinen.

En heis bruker motvekt med remskiver for å gi et løftesystem for tunge gjenstander. Beltedrevne generatorer brukes til å gi reservekraft til moderne applikasjoner, for eksempel en produksjonsfabrikk. Militærbaser bruker beltedrevne generatorer for å gi strøm til stasjonen når det er en konflikt.

Militæret bruker generatorer for å gi strøm til militærbaser når det ikke er noen ekstern strømforsyning. Anvendelsene til beltedrevne generatorer er enorme. Remskiver brukes også til å løfte tungvint gjenstander i konstruksjonen, for eksempel et menneske som rengjør vinduer i en veldig høy bygning eller til og med løfter veldig tunge gjenstander som brukes i konstruksjonen.

Beltegeneratorene drives av to forskjellige remskiver som beveger seg med to forskjellige omdreininger per minutt, noe som betyr hvor mange rotasjoner en remskive kan fullføre på et minutt.

Årsaken til at trinsene roterer med to forskjellige turtall, er at det påvirker perioden eller tiden det tar trinsene å fullføre en rotasjon eller syklus. Periode og frekvens har et omvendt forhold, noe som betyr at perioden påvirker frekvensen, og frekvensen påvirker perioden.

Frekvens er et viktig begrep å forstå når du driver spesifikke applikasjoner, og frekvensen måles i hertz. Alternatorer er også en annen form for en remskive-drevet generator som brukes til å lade batteriet i kjøretøyene som kjøres i dag.

Mange typer generatorer bruker vekselstrøm og noen bruker likestrøm. Den første likestrømsgeneratoren ble bygget av Michael Faraday som viste at både elektrisitet og magnetisme er en enhetlig kraft som kalles den elektromagnetiske kraften.

Remskivesystemer brukes i mekanikkproblemer i fysikk. Den beste måten å løse trinseproblemer innen mekanikk er ved å bruke Newtons andre bevegelseslov og forstå Newtons tredje og første bevegelseslover.

Newtons andre lov sier:

Hvor,Fer for nettokraften, som er vektorsummen av alle kreftene som virker på objektet. m er massen til objektet, som er en skalar mengde som betyr at massen bare har størrelse. Akselerasjon gir Newtons andre lov sin vektoregenskap.

I de gitte eksemplene på trinsystemproblemer vil det være nødvendig med fortrinn til algebraisk erstatning.

Det mest enkle trinsesystemet å løse er en primærAtwoods maskinved hjelp av algebraisk substitusjon. Remskivesystemer er vanligvis konstante akselerasjonssystemer. En Atwoods maskin er et enkelt trinsesystem med to vekter festet med en vekt på hver side av trinsen. Problemene angående Atwoods maskin består av to vekter av lik masse og to vekter av ujevne masser.

​Hvis en Atwood-maskin består av en vekt på 50 kilo til venstre for remskiven og en vekt på 100 kg til høyre for remskiven, hva er systemets akselerasjon?​

For å begynne, tegne et fritt kroppsdiagram over alle kreftene som virker på systemet, inkludert spenning.

​Gjenstand mot høyre for remskiven​

Der T er for spenning og g er akselerasjonen på grunn av tyngdekraften.

​Gjenstand til venstre for remskiven​

Hvis spenningen trekker opp i positiv retning, er spenningen derfor positiv, med klokken (går med) i forhold til en rotasjon med urviseren. Hvis vekten trekker ned i negativ retning, er vekten negativ, mot urviseren (motsatt) i forhold til en rotasjon med urviseren.

Derfor bruker Newtons andre bevegelseslov:

Spenningen er positiv, W eller m₂g er negativ som følger

Løs for spenning.

Bytt ut i ligningen til det første objektet.

Plugg inn 50 kilo for andre masse og 100 kg for første masse

Hvis remskivesystemet ble frigjort fra hvile med to ujevne masser og ble tegnet med en hastighet mot tidsgraf, er det ville produsere en lineær modell, noe som betyr at den ikke ville danne en parabolsk kurve, men en diagonal rett linje som starter fra opprinnelse.

Skråningen til denne grafen vil gi akselerasjon. Hvis systemet ble tegnet på en posisjon versus tidsgraf, ville det produsere en parabolsk kurve som startet fra opprinnelsen hvis det ble realisert fra hvile. Helningen på grafen til dette systemet vil produsere hastigheten, noe som betyr at hastigheten varierer gjennom hele remskivens bevegelse.

ENremskive system med friksjoner et system som samhandler med en overflate som har motstand, og bremser trinsystemet ned på grunn av friksjonskrefter. I disse tilfellene er bordets overflate en form for motstand som interagerer med trinsystemet, noe som reduserer systemet.

Følgende eksempel på problem er et trinsesystem med friksjonskrefter som virker på systemet. Friksjonskraften i dette tilfellet er at overflaten på bordet samhandler med treblokken.

​En 50 kg blokk hviler på et bord med en friksjonskoeffisient mellom blokken og bordet på 0,3 på venstre side av remskiven. Den andre blokken henger på høyre side av remskiven og har en masse på 100 kg. Hva er akselerasjonen til systemet?​

For å løse dette problemet må Newtons tredje og andre bevegelseslover brukes.

Begynn med å tegne et fritt kroppsdiagram.

Behandle dette problemet som et dimensjonalt, ikke todimensjonalt.

Friksjonskraft vil trekke motsatt bevegelse til venstre for objektet. Tyngdekraften trekker direkte ned, og den normale kraften trekker i motsatt retning av tyngdekraften som er lik i størrelse. Spenningen vil trekke mot høyre i retning av remskiven med klokken.

Objekt to, som er den hengende massen til høyre for remskiven, vil få spenningen til å trekke opp mot urviseren og tyngdekraften trekke ned med urviseren.

Hvis kraften motarbeider bevegelsen, vil den være negativ, og hvis kraften går med bevegelse, vil den være positiv.

Start deretter med å beregne vektorsummen av alle kreftene som virker på det første objektet som hviler på bordet.

Den normale kraften og tyngdekraften avbrytes i henhold til Newtons tredje bevegelseslov.

Hvor F_k er kraften til kinetisk friksjon, som betyr objektene i bevegelse og u_k er friksjonskoeffisienten og Fn er den normale kraften som går vinkelrett på overflaten som objektet hviler på.

Den normale kraften vil være like stor som tyngdekraften, så derfor

Hvor F_n er den normale kraften og m er massen og g er akselerasjonen på grunn av tyngdekraften.

Bruk Newtons andre bevegelseslov for objekt en til venstre for remskiven.

Friksjon motsetter bevegelsesspenning går med en bevegelse, så derfor

Deretter finner du vektorsummen av alle kreftene som virker på objekt to, som bare er kraften til tyngdekraften trekker direkte ned med bevegelse og spenning motsatt bevegelsen mot klokken retning.

Så derfor,

Løs for spenning med den første ligningen som ble utledet.

Erstatt spenningsligning i den andre ligningen, så derfor

Løs deretter for akselerasjon.

Plugin verdiene.

Remskinsystemer brukes i hverdagen, alt fra generatorer til løft av tunge gjenstander. Viktigst, trinser lærer det grunnleggende om mekanikk, noe som er viktig for å forstå fysikk. Betydningen av trinsystemer er avgjørende for utviklingen av den moderne industrien og brukes veldig ofte. En fysikkskive brukes til remdrevne generatorer og generatorer.

En remdrevet generator består av to roterende remskiver som roterer med to forskjellige turtall, som brukes til å drive utstyr i tilfelle en naturkatastrofe eller for generelle strømbehov. Remskiver brukes i industrien når du arbeider med generatorer for sikkerhetskopiering.

Remskiveproblemer i mekanikk oppstår overalt fra beregning av belastning når du designer eller bygger og inn heiser for å beregne spenningen i beltet løfter en tung gjenstand med en remskive slik at beltet ikke gjør det gå i stykker. Remskivesystemet brukes ikke bare i fysikkproblemer, og det brukes i den moderne verden i dag for mange applikasjoner.