Колотур не користи гориво или електричну енергију и не ради самостално, али је свеједно машина. Није машина на начин на који је реч дефинисана речником Мерриам-Вебстер, већ машина на начин на који инжењери дефинишу реч: „Једноставне машине су уређаји који се могу користити за умножавање или увећавање силе коју примењујемо — често на штету даљине кроз коју примењујемо силу “.
Свака машина има механичку предност
На списку једноставних машина налазе се предмети које људи свакодневно користе, попут чекића, одвијача и квака. Сви ови уређаји спадају у једну од шест класичних категорија једноставних машина. Категорије су:
- Точак и осовина
- Ременица
- Полуга
- Коса раван
- Шраф
- Клин
Неки научници сматрају завртањ и клин посебним врстама нагнутих равни, што листу смањује на четири уноса. Колотур можете чак сматрати посебним случајем точка и осовине и смањити листу на три ставке. Без обзира колико је предмета на листи, ременица се квалификује као машина.
Однос излазне силе машине и силе коју на њу примените познат је под називом машина
механичка предност (МА). Да би машина била машина, излазна сила мора бити већа од улазне силе, што значи да механичка предност мора увек бити већа од 1. Што је већа механичка предност, то ћете морати мање снаге да унесете у машину да би она функционисала.Механичка предност система ременице
Можете израчунати механичку предност система ременица израчунавањем силе потребне за подизање терета на одређену висину без ременице (излазна сила, ФО.) а затим израчунавање силе потребне за то са ременицом (улазна сила ФЈа). Механичка предност је однос излазне силе према улазној сили: МА = ФО./ ФЈа. Што је мања улазна сила у односу на излазну, то је већа механичка предност.
За једноставан систем ременица прорачун његове механичке предности је смешно лак. Једноставно избројите број ужади које подржавају терет.
Једном када сазнате механичку предност, можете израчунати силу потребну за подизање познате тежине. Сила и тежина значе исто, па ћете израчунавањем механичке предности моћи да схватите смањење оптерећења ременице.
Да бисте добили механичку предност, морате повући више конопа
„Чекај“, кажеш. „Како знате да је механичка предност једнака броју ужади?“ Да бисте одговорили на ово питање, морате знати шта радити јесте, а не врсту посла који радите на свом послу од 9 до 5.
Што се физичара тиче, радите (В) применом силе (Ф) на даљину (д). Рад израчунавате множењем силе са растојањем:
В = Ф • д.
Рад је повезан са енергијом, а пошто је један од најтемељнијих закона природе да се енергија увек чува, рад се мора сачувати. Ако је сила примењена на систем ременице мања од силе потребне за подизање терета, нешто се мора променити како би се обим посла који радите изједначио са количином посла потребног за подизање терета.
Количина која се мења је удаљеност. Када користите систем ременица примењујете мање силе за подизање терета, али морате подићи више конопа да бисте подигли терет на одређену висину. Ако имате систем двоструких ременица, морате повући двоструко више ужета; у систему троструких ременица морате повући три пута више итд. Заправо, за било који систем ременице можете израчунати количину додатног ужета које морате повући бројењем броја ужади које носе терет.
Смањење тежине, силе и ременице
Тежина и сила нису различите величине. Тежина предмета није ништа друго до сила која на њега делује гравитацијом, па када подигнете предмет, морате да извршите силу једнаку гравитационој сили. Ако имате један систем ременице, ременица вам омогућава да вучете конопац уместо горе, што је дефинитивно лакше, али сила коју напрежете је и даље једнако тежина терета дижете.
Ако додате ременицу испод прве, затегнете уже око обе ременице и опустите терет са друге ременице, терет је сада подупрт са два ужета. Механичка предност овог новог, побољшаног система ременица је дакле 2, а то значи да морате само напрезати сила једнака половини тежине терета да га подигне. Ослоните трећу ременицу са прве, провуците конопац тако да три конопа ослањају терет, а сила коју морате да примените да бисте подигли терет износи само трећину његове тежине.
Генерално би се могло рећи да је смањење оптерећења ременице реципрочно броју ужета који подупиру оптерећење, али мало који практични систем ременица има више од четири ужета. Према томе, максимално смањење оптерећења ременице које можете да схватите је једна четвртина тежине терета. У стварности је стварно смањење оптерећења нешто мање од овог јер морате узети у обзир трење ременица.
Пример калкулатора тежине ременице
Претпоставимо да особу од 200 килограма можете сами да подигнете, али то је граница ваших способности за дизање тегова. Да ли бисте могли да осмислите систем ременица за подизање аутомобила од 2.000 килограма? Вероватно не зато што би чак и систем са четири ременице смањио тежину за само четвртину, а то је и даље 500 килограма.
Претпоставимо да бисте могли наместити пар система ременица и позвати пријатеља који је јак попут вас да повуче једног од њих. И даље бисте имали проблема, али можда бисте то могли да учините јер би свака ременица подигла половину тежине или 1.000 килограма, а четвртина те тежине је 250 килограма. Ако бисте на посао додали трећу ременицу и трећу особу, свака особа би морала да изврши само 167 килограма силе, што је у границама њихових могућности, па би овај систем лако радио.
Калкулатор тежине ременице не зависи од тога која ће се тежина прво подићи док се вуче конопац, јер ако једна особа повуче пре друге две, аутомобил се неће кретати. Све три особе морају истовремено вући да би правилно поделиле терет и равномерно распоредиле тежину између три ременице. Када троје људи ради истовремено, у ствари постоји 12 ужади која подупиру аутомобил, што чини механичка предност система ременица 12 и смањује нето силу потребну за подизање возила на 2.000 ÷ 12 = 167 фунти.