Jak obliczyć systemy kół pasowych

Możesz obliczyć siłę i działanie systemów kół pasowych poprzez zastosowanie praw ruchu Newtona. Drugie prawo działa z siłą i przyspieszeniem; trzecie prawo wskazuje kierunek sił i sposób, w jaki siła napięcia równoważy siłę grawitacji.

Koło pasowe to zamontowane obrotowe koło, które ma zakrzywioną wypukłą obręcz z liną, pasem lub łańcuchem, które mogą poruszać się wzdłuż obręczy koła, aby zmienić kierunek siły ciągnącej. Modyfikuje lub zmniejsza wysiłek potrzebny do przenoszenia ciężkich obiektów, takich jak silniki samochodowe i windy. Podstawowy system bloczków ma obiekt podłączony do jednego końca, podczas gdy siła kontrolująca, na przykład z mięśni osoby lub silnika, ciągnie z drugiego końca. System bloczków Atwood ma oba końce liny krążka połączonego z przedmiotami. Jeśli oba obiekty mają tę samą wagę, koło pasowe nie poruszy się; jednak mały holownik po obu stronach przesunie je w jednym lub drugim kierunku. Jeśli obciążenia są różne, cięższy przyspieszy w dół, a lżejszy przyspieszy.

Drugie prawo Newtona, F (siła) = M (masa) x A (przyspieszenie) zakłada, że ​​koło pasowe nie ma tarcia i ignorujesz masę koła. Trzecie prawo Newtona mówi, że dla każdego działania istnieje równa i przeciwna reakcja, więc siła całkowita układu F będzie równa sile w linie lub T (naciąg) + G (siła ciężkości) ciągnącej przy Załaduj. W podstawowym systemie kół pasowych, jeśli wywrzesz siłę większą niż masa, twoja masa przyspieszy, powodując, że F będzie ujemne. Jeśli masa przyspiesza, F jest dodatnie.

Oblicz naprężenie liny za pomocą następującego równania: T = M x A. Cztery przykłady, jeśli próbujesz znaleźć T w podstawowym układzie kół pasowych z przyczepioną masą 9g przyspieszającą w górę przy 2m/s², to T = 9g x 2m/s² = 18gm/s² lub 18N (niutony).

Oblicz siłę grawitacyjną w podstawowym układzie kół pasowych, korzystając z następującego równania: G = M x n (przyspieszenie grawitacyjne). Przyspieszenie grawitacyjne jest stałe równe 9,8 m/s². Masa M = 9g, czyli G = 9g x 9,8 m/s² = 88,2 gm/s², czyli 88,2 niutonów.

Wstaw napięcie i siłę grawitacyjną, które właśnie obliczyłeś, do oryginalnego równania: -F = T + G = 18N + 88,2N = 106,2N. Siła jest ujemna, ponieważ obiekt w układzie kół pasowych przyspiesza do góry. Negatyw siły jest przesuwany do rozwiązania, więc F= -106.2N.

Równania F(1) = T(1) - G(1) i F(2) = -T(2)+G(2) zakładają, że koło pasowe nie ma tarcia ani masy. Zakłada również, że masa dwa jest większa niż masa jeden. W przeciwnym razie zamień równania.

Oblicz naprężenie po obu stronach układu koła pasowego za pomocą kalkulatora, aby rozwiązać następujące równania: T(1) = M(1) x A(1) i T(2) = M(2) x A(2). Np. masa pierwszego obiektu to 3g, masa drugiego obiektu to 6g, a obie strony liny mają takie samo przyspieszenie równe 6,6m/s². W tym przypadku T(1) = 3g x 6,6m/s² = 19,8N i T(2) = 6g x 6,6m/s² = 39,6N.

Oblicz siłę grawitacyjną w podstawowym układzie kół pasowych, korzystając z następującego równania: G(1) = M(1) x n i G(2) = M(2) x n. Przyspieszenie grawitacyjne n jest stałą równą 9,8 m/s². Jeżeli pierwsza masa M(1) = 3g a druga masa M(2) = 6g, to G(1) = 3g x 9,8 m/s² = 29,4N i G(2) = 6g x 9,8 m/s² = 58,8 N.

Wstaw naprężenia i siły grawitacyjne obliczone wcześniej dla obu obiektów do oryginalnych równań. Dla pierwszego obiektu F(1) = T(1) - G(1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N, a dla drugiego obiektu F(2) = -T(2) + G(2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. Fakt, że siła drugiego obiektu jest większa niż pierwszego obiektu i że siła pierwszego obiekt jest ujemny pokazuje, że pierwszy obiekt przyspiesza w górę, podczas gdy drugi obiekt się porusza zniżkowy.

• Kalkulator
• Masa przedmiotu lub przedmiotów używanych w układzie kół pasowych