Como calcular sistemas de polia

Você pode calcular a força e a ação dos sistemas de polias por meio da aplicação das leis de movimento de Newton. A segunda lei funciona com força e aceleração; a terceira lei indica a direção das forças e como a força de tensão equilibra a força da gravidade.

Uma polia é uma roda giratória montada que tem um aro convexo curvo com uma corda, correia ou corrente que pode se mover ao longo do aro da roda para mudar a direção de uma força de tração. Ele modifica ou reduz o esforço necessário para mover objetos pesados, como motores de automóveis e elevadores. Um sistema básico de polia tem um objeto conectado a uma extremidade enquanto uma força controladora, como os músculos de uma pessoa ou um motor, puxa da outra extremidade. Um sistema de polia Atwood tem ambas as extremidades da corda da polia conectadas a objetos. Se os dois objetos tiverem o mesmo peso, a polia não se moverá; no entanto, um pequeno puxão em qualquer um dos lados os moverá em uma direção ou outra. Se as cargas forem diferentes, a mais pesada irá acelerar para baixo enquanto a carga mais leve acelera para cima.

A segunda lei de Newton, F (força) = M (massa) x A (aceleração) assume que a polia não tem atrito e você ignora a massa da polia. A terceira lei de Newton diz que para cada ação há uma reação igual e oposta, então a força total do sistema F será igual à força na corda ou T (tensão) + G (força da gravidade) puxando no carregar. Em um sistema básico de polias, se você exercer uma força maior do que a massa, sua massa aumentará, fazendo com que F seja negativo. Se a massa acelerar para baixo, F é positivo.

Calcule a tensão na corda usando a seguinte equação: T = M x A. Quatro exemplos, se você está tentando encontrar T em um sistema básico de polias com uma massa anexada de 9g, acelerando para cima a 2m / s², então T = 9g x 2m / s² = 18gm / s² ou 18N (newtons).

Calcule a força causada pela gravidade no sistema básico de polias usando a seguinte equação: G = M x n (aceleração gravitacional). A aceleração gravitacional é uma constante igual a 9,8 m / s². A massa M = 9g, então G = 9g x 9,8 m / s² = 88,2gm / s², ou 88,2 newtons.

Insira a tensão e a força gravitacional que você acabou de calcular na equação original: -F = T + G = 18N + 88,2N = 106,2N. A força é negativa porque o objeto no sistema de polias está acelerando para cima. O negativo da força é movido para a solução, então F = -106,2N.

As equações, F (1) = T (1) - G (1) e F (2) = -T (2) + G (2), assumem que a polia não tem atrito ou massa. Também assume que a massa dois é maior que a massa um. Caso contrário, mude as equações.

Calcule a tensão em ambos os lados do sistema de polias usando uma calculadora para resolver as seguintes equações: T (1) = M (1) x A (1) e T (2) = M (2) x A (2). Por exemplo, a massa do primeiro objeto é igual a 3g, a massa do segundo objeto é igual a 6g e ambos os lados da corda têm a mesma aceleração igual a 6,6m / s². Neste caso, T (1) = 3g x 6,6m / s² = 19,8N e T (2) = 6g x 6,6m / s² = 39,6N.

Calcule a força causada pela gravidade no sistema básico de polias usando a seguinte equação: G (1) = M (1) x n e G (2) = M (2) x n. A aceleração gravitacional n é uma constante igual a 9,8 m / s². Se a primeira massa M (1) = 3g e a segunda massa M (2) = 6g, então G (1) = 3g x 9,8 m / s² = 29,4N e G (2) = 6g x 9,8 m / s² = 58,8 N.

Insira as tensões e forças gravitacionais calculadas anteriormente para ambos os objetos nas equações originais. Para o primeiro objeto F (1) = T (1) - G (1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N, e para o segundo objeto F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. O fato de que a força do segundo objeto é maior do que o primeiro objeto e que a força do primeiro objeto é negativo mostra que o primeiro objeto está acelerando para cima enquanto o segundo objeto está se movendo para baixo.

• Calculadora
• Peso do objeto ou objetos usados ​​no sistema de polia