Каждый раз, когда вы поворачиваете дверную ручку, вы прикладываете силу, как если бы ручка была рычагом. Эта сила вращения, известная как крутящий момент, позволяет перемещать грузы, уравновешивая друг друга на обоих концах рычага. Вы можете найти этот метод балансировки и уравновешивания во многих областях, от строительных кранов до толкающих дверей. открыть, и, используя уравнение для крутящего момента, вы можете определить силу груза и расстояние вдоль рычага нужный.
Уравнение крутящего момента
Каждый рычаг, имеющий свой вес для уравновешивания и уравновешивания различных сил, опирается на точку опоры - точку, в которой встречаются плечи рычага. Точка опоры должна находиться между обоими грузами на обоих концах рычага, чтобы могла возникнуть сила вращения.
Эти рычаги позволяют приложить груз к обоим концам таким образом, чтобы веса уравновешивали друг друга. Крутящий момент, также называемый моментом или моментом силы, позволяет сравнивать расстояние и силу между двумя грузами рычага.
Формула баланса веса Fulcrum
Произведение силы груза на расстояние, на котором он находится на плече рычага, равно весу на другой стороне. Математически формула баланса веса опоры имеет следующий вид:
F_e \ times d_e = F_k \ times d_l
для силы усилияFе, его расстояние до точки опорыdе, сила нагрузкиFdи его расстояние до точки опорыdл.
Сила нагрузки и сила усилия описывают веса по обе стороны от рычага и уравновешивают друг друга. Это означает, что вы можете использовать силы нагрузки и усилия в качестве грузов и противовесов в этих приложениях.
Если вы знаете угол "тета"θмежду рычагом плеча и направлением силы, действующей на груз, вы можете включить его в калькулятор баланса веса опоры, чтобы записать крутящий момент как крутящий момент «тау».
\ tau = F \ times r \ sin {\ theta}
Этот угол гарантирует, что сила приложена в соответствующем направлении вдоль плеч рычага.
Калькулятор баланса веса Fulcrum
Единицы измерения силы и расстояния должны совпадать для обеих сторон уравнения. Если вы используете фунты для измерения веса силы, не забудьте преобразовать ее в ньютоны, чтобы получить действительную силу. Вы можете использовать преобразование, согласно которому 0,454 килограмма равны 1 фунту или 4,45 ньютона равны 1 фунту.
Убедитесь, что вы измерили расстояние от объекта на плече рычага до точки опоры. Этот калькулятор расстояния до опоры позволяет сравнивать вес, который используют кран или вилочный погрузчик при подъеме тяжелых грузов.
Расчет противовеса автокрана
Представьте, что мобильный кран поднимает стальную балку, которая весит одну тонну или 2000 фунтов, на высоте 50 футов с противовесом, расположенным в 20 футов по другую сторону от точки опоры. Силы прикладываются под углом 90 ° к каждому плечу рычага крана. Рассчитайте вес противовеса, который автокран может использовать на этом расстоянии.
Поскольку силы прилагаются под углом 90 °, грехθкомпонент будет равен греху(90 °), или 1. Используя уравнение,Fе × dе = Fл × dл,крутящий момент для веса, или сила усилия, тогда составляет 2 000 фунтов, умноженных на 50 футов, или 100 000 фунт-футов для веса. Вес противовеса, или сила нагрузки, составляет 100 000 фунт-футов, разделенных на 20 футов, или 5 000 фунтов.
Когда силы на обоих концах рычага равны, рычаг находится в равновесии. В состоянии равновесия результирующая сила равна нулю, и в системе нет дополнительного ускорения. Вы можете установить сумму сил на мобильном кране или вилочном погрузчике равной нулю, когда система больше не ускоряется или не замедляется.