Hur man beräknar remskivsystem

Du kan beräkna kraften och verkan hos remskivsystem genom tillämpning av Newtons rörelser. Den andra lagen fungerar med kraft och acceleration; den tredje lagen anger kraftens riktning och hur spänningskraften balanserar tyngdkraften.

En remskiva är ett monterat roterande hjul som har en böjd konvex fälg med ett rep, bälte eller kedja som kan röra sig längs hjulets fälg för att ändra riktningen för en dragkraft. Det modifierar eller minskar den ansträngning som krävs för att flytta tunga föremål som bilmotorer och hissar. Ett grundläggande remskivsystem har ett föremål kopplat till ena änden medan en styrande kraft, såsom från en persons muskler eller en motor, drar från den andra änden. Ett Atwood-remskivsystem har båda ändarna av remskivan anslutna till föremål. Om de två objekten har samma vikt, kommer remskivan inte att röra sig; emellertid kommer en liten bogserbåt på vardera sidan att flytta dem i en eller annan riktning. Om belastningarna är olika kommer den tyngre att accelerera ner medan den lättare belastningen accelererar uppåt.

Newtons andra lag, F (kraft) = M (massa) x A (acceleration) förutsätter att remskivan inte har någon friktion och du ignorerar remskivans massa. Newtons tredje lag säger att för varje handling finns en lika och motsatt reaktion, så den totala kraften av systemet F kommer att motsvara kraften i repet eller T (spänning) + G (gravitationskraft) som drar vid ladda. I ett grundläggande remskivsystem, om du utövar en kraft som är större än massan, kommer din massa att accelerera uppåt, vilket får F att vara negativ. Om massan accelererar ner är F positiv.

Beräkna spänningen i repet med följande ekvation: T = M x A. Fyra exempel, om du försöker hitta T i ett grundläggande remskivsystem med en bifogad massa på 9g som accelererar uppåt vid 2m / s² då är T = 9g x 2m / s² = 18gm / s² eller 18N (newton).

Beräkna kraften som orsakas av tyngdkraften på grundskivsystemet med följande ekvation: G = M x n (gravitationsacceleration). Gravitationsacceleration är en konstant lika med 9,8 m / s². Massan M = 9g, så G = 9g x 9,8 m / s² = 88,2 gm / s², eller 88,2 newton.

Sätt in spänningen och gravitationskraften som du just beräknat i den ursprungliga ekvationen: -F = T + G = 18N + 88.2N = 106.2N. Kraften är negativ eftersom föremålet i remskivsystemet accelererar uppåt. Det negativa från kraften flyttas över till lösningen så F = -106.2N.

Ekvationerna, F (1) = T (1) - G (1) och F (2) = -T (2) + G (2), antar att remskivan inte har någon friktion eller massa. Det antar också att massa två är större än massa en. Annars byter du ekvationerna.

Beräkna spänningen på remskivans båda sidor med hjälp av en räknare för att lösa följande ekvationer: T (1) = M (1) x A (1) och T (2) = M (2) x A (2). Till exempel är massan av det första objektet lika med 3g, massan av det andra objektet är lika med 6g och båda sidor av repet har samma acceleration lika med 6,6m / s². I detta fall är T (1) = 3g x 6,6m / s² = 19,8N och T (2) = 6g x 6,6m / s² = 39,6N.

Beräkna kraften som orsakas av tyngdkraften på grundskivsystemet med följande ekvation: G (1) = M (1) x n och G (2) = M (2) x n. Gravitationsacceleration n är en konstant lika med 9,8 m / s². Om den första massan M (1) = 3g och den andra massan M (2) = 6g, då är G (1) = 3g x 9,8 m / s² = 29,4N och G (2) = 6g x 9,8 m / s² = 58,8 N.

Infoga spänningar och gravitationskrafter som tidigare beräknats för båda objekten i de ursprungliga ekvationerna. För det första objektet F (1) = T (1) - G (1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N, och för det andra objektet F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. Det faktum att det andra föremålets kraft är större än det första föremålet och att det första föremålets kraft objektet är negativt visar att det första objektet accelererar uppåt medan det andra objektet rör sig nedåt.

• Kalkylator
• Vikt på föremål eller föremål som används i remskivan