Ori de câte ori întoarceți mânerul ușii, aplicați o forță ca și cum mânerul ar fi o pârghie. Această forță de rotație, cunoscută sub numele de cuplu, vă permite să mutați greutăți cu o greutate echilibrând cealaltă la ambele capete ale pârghiei. Puteți găsi această metodă de echilibrare și contrabalansare în multe aplicații, de la macarale de construcție până la împingerea ușilor deschideți și, folosind ecuația pentru cuplu, puteți determina forța greutății și distanța de-a lungul pârghiei Necesar.
Ecuația cuplului
Fiecare pârghie, cu greutățile sale pentru a echilibra și a contrabalansa diferite forțe, se bazează pe un punct de sprijin, punctul în care brațele pârghiei se întâlnesc. Punctul de sprijin trebuie să se afle între ambele greutăți de la fiecare capăt al pârghiei, astfel încât să poată apărea forța de rotație.
Aceste pârghii vă permit să aplicați o greutate la ambele capete, astfel încât greutățile să se contrabalanseze reciproc. Cuplul, numit și momentul sau momentul forței, vă permite să comparați distanța și forța dintre cele două greutăți ale pârghiei.
Formula de echilibrare a greutății fulcrum
Produsul forței greutății și distanța la care este situat pe brațul pârghiei este egal cu cel al greutății de pe cealaltă parte. Din punct de vedere matematic, formula de echilibrare a greutății este
F_e \ times d_e = F_k \ times d_l
pentru forța de efortFe, distanța sa de punctul culminantde, forța de încărcareFdși distanța sa până la punctul de sprijindl.
Forța de încărcare și forța de efort descriu greutățile de pe ambele părți ale pârghiei și se contrabalansează reciproc. Aceasta înseamnă că puteți utiliza forțele de sarcină și efort ca greutăți și greutăți de contrabalansare în aceste aplicații.
Dacă știi unghiul „theta”θîntre pârghia brațului și direcția forței asupra greutății, o puteți include în calculatorul de echilibrare a greutății pentru a scrie cuplul ca cuplu "tau"
\ tau = F \ times r \ sin {\ theta}
Acest unghi asigură faptul că forța este aplicată în direcția corespunzătoare alături de brațele manetei.
Calculatorul de echilibrare a greutății Fulcrum
Unitățile pentru forță și distanță ar trebui să se potrivească pentru ambele părți ale ecuației. Dacă folosiți kilograme pentru a măsura greutatea forței, nu uitați să o convertiți în newtoni pentru a obține forța reală. Puteți utiliza conversia că 0,454 kilograme este egal cu 1 lira sau că 4,45 newtoni este egal cu 1 lira.
Asigurați-vă că măsurați distanța de la obiectul de pe brațul manetei până la punctul de sprijin. Acest calculator de distanță fulcrum vă permite să comparați greutățile pe care o macara sau un stivuitor le-ar folosi la ridicarea greutăților grele.
Calculul contraponderii macaralei mobile
Imaginați-vă că o macara mobilă ridica o grindă de oțel care cântărea o tonă, sau 2.000 de lire sterline, la 50 de picioare, cu o contragreutate situată la 20 de picioare pe cealaltă parte a punctului de sprijin. Forțele sunt aplicate în unghiuri de 90 ° la fiecare braț al pârghiei macaralei. Calculați greutatea contragreutății pe care macaraua mobilă o poate folosi la această distanță.
Deoarece forțele sunt aplicate la unghiuri de 90 °, păcatulθcomponentă ar fi egal cu păcatul(90 °) sau 1. Folosind ecuația,Fe × de = Fl × dl,cuplul pentru greutate sau forța de efort este apoi de 2.000 de lire sterline de 50 de picioare sau 100.000 de lire sterline pentru greutate. Greutatea de contrabalansare sau forța de încărcare este atunci de 100.000 de lire-picioare împărțită la 20 de picioare sau 5.000 de lire sterline.
Când forțele de pe ambele capete ale pârghiei sunt egale, pârghia se află în echilibru. La echilibru, forța netă este zero și nu există nicio accelerație suplimentară în sistem. Puteți seta suma forțelor pe o macara mobilă sau stivuitor egală cu zero atunci când sistemul nu mai accelerează sau nu decelerează.