รอกมีน้ำหนักเท่าไหร่?

รอกไม่ใช้เชื้อเพลิงหรือไฟฟ้า และไม่ทำงานด้วยตัวมันเอง แต่ก็ยังเป็นเครื่องจักร ไม่ใช่เครื่องจักรในทางที่คำถูกกำหนดโดยพจนานุกรม Merriam-Webster แต่เป็นเครื่องจักรในลักษณะที่วิศวกรกำหนดคำ: “เครื่องจักรธรรมดาๆ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้คูณหรือเสริมแรงที่เรานำไปใช้ได้บ่อยครั้งด้วยระยะทางที่เราใช้แรง”

แต่ละเครื่องมีข้อได้เปรียบทางกล Mechanical

รายการเครื่องจักรธรรมดาๆ ได้แก่ สิ่งของที่ผู้คนใช้ทุกวัน เช่น ค้อน ไขควง และลูกบิดประตู เครื่องมือทั้งหมดเหล่านี้จัดเป็นหนึ่งในหกประเภทคลาสสิกของเครื่องจักรอย่างง่าย หมวดหมู่คือ:

  • ล้อและเพลา
  • ลูกรอก
  • คันโยก
  • เครื่องบินเอียง
  • สกรู
  • ลิ่ม

นักวิทยาศาสตร์บางคนมองว่าสกรูและลิ่มเป็นระนาบเอียงชนิดพิเศษ ซึ่งลดรายการลงเหลือสี่รายการ คุณยังสามารถถือว่ารอกเป็นกรณีพิเศษของล้อและเพลา และลดรายการเป็นสามรายการ ไม่ว่าจะมีกี่รายการก็ตาม แต่รอกก็มีคุณสมบัติเป็นเครื่องจักร

อัตราส่วนของแรงส่งออกของเครื่องต่อแรงที่คุณใช้เรียกว่า the ของเครื่อง ความได้เปรียบทางกล (แมสซาชูเซตส์). สำหรับเครื่องจักรที่จะเป็นเครื่องจักร แรงส่งออกต้องมากกว่าแรงป้อนเข้า ซึ่งหมายความว่าความได้เปรียบทางกลต้องมากกว่า 1 เสมอ ยิ่งมีข้อได้เปรียบทางกลมากเท่าใด คุณก็จะต้องใช้แรงน้อยลงในเครื่องจักรเพื่อให้ทำงาน

ข้อได้เปรียบทางกลของระบบรอก Pull

คุณสามารถคำนวณความได้เปรียบทางกลของระบบรอกโดยการคำนวณแรงที่ต้องใช้ในการยกของขึ้นสู่ระดับความสูงที่กำหนดโดยไม่ต้องใช้รอก (แรงส่งออก Fอู๋) แล้วคำนวณแรงที่ต้องทำกับรอก (แรงป้อนเข้า Fผม). ข้อได้เปรียบทางกลคืออัตราส่วนของแรงเอาต์พุตต่อแรงป้อนเข้า: MA = Fอู๋/ Fผม. ยิ่งแรงป้อนเข้าน้อยสัมพันธ์กับแรงส่งออก ยิ่งได้เปรียบทางกลมากขึ้น

สำหรับระบบรอกธรรมดา การคำนวณความได้เปรียบทางกลของมันนั้นง่ายมาก คุณเพียงแค่นับจำนวนเชือกที่รองรับน้ำหนักบรรทุก

เมื่อคุณทราบข้อได้เปรียบทางกลแล้ว คุณสามารถคำนวณแรงที่จำเป็นในการยกน้ำหนักที่ทราบได้ แรงและน้ำหนักมีความหมายเหมือนกัน ดังนั้นเมื่อคำนวณความได้เปรียบทางกล คุณจะสามารถคำนวณการลดภาระของรอกได้

คุณต้องดึงเชือกให้มากขึ้นเพื่อให้ได้ความได้เปรียบทางกล

"รอ" คุณพูด “คุณรู้ได้อย่างไรว่าความได้เปรียบทางกลเท่ากับจำนวนเชือก” ตอบคำถามนี้ต้องรู้ก่อนว่า งาน คือและไม่ใช่งานที่คุณทำในงาน 9 ต่อ 5 ของคุณ

เท่าที่เกี่ยวข้องกับนักฟิสิกส์ คุณทำงาน (W) โดยใช้แรง (F) ในระยะทาง (d) คุณคำนวณงานโดยคูณแรงด้วยระยะทาง:

W = F • ง.

งานเกี่ยวข้องกับพลังงาน และเนื่องจากกฎพื้นฐานประการหนึ่งของธรรมชาติคือการอนุรักษ์พลังงานอยู่เสมอ งานจึงต้องอนุรักษ์ไว้ หากแรงที่ใช้กับระบบรอกน้อยกว่าแรงที่จำเป็นในการยกของ ต้องมีบางอย่างเปลี่ยนแปลงเพื่อให้ปริมาณงานที่คุณทำเท่ากับปริมาณงานที่จำเป็นในการยกของ

ปริมาณที่เปลี่ยนไปคือระยะทาง คุณใช้แรงน้อยลงในการยกของเมื่อใช้ระบบรอก แต่คุณต้องดึงเชือกเพิ่มเพื่อยกของขึ้นสูงโดยเฉพาะ หากคุณมีระบบรอกคู่ คุณต้องดึงเชือกให้มากเป็นสองเท่า ในระบบรอกสามชั้น คุณต้องดึงมากเป็นสามเท่าเป็นต้น ที่จริงแล้ว สำหรับระบบรอกใดๆ คุณสามารถคำนวณจำนวนเชือกพิเศษที่คุณต้องดึงได้โดยการนับจำนวนเชือกที่รองรับน้ำหนักบรรทุก

น้ำหนัก แรง และน้ำหนักรอกลดลง

น้ำหนักและแรงไม่ใช่ปริมาณที่ต่างกัน น้ำหนักของวัตถุไม่ใช่อะไรนอกจากแรงที่กระทำโดยแรงโน้มถ่วง ดังนั้นเมื่อคุณยกวัตถุขึ้น คุณต้องออกแรงเท่ากับแรงโน้มถ่วง หากคุณมีระบบรอกเดี่ยว รอกจะช่วยให้คุณสามารถดึงเชือกลงมาแทนการขึ้นได้ ซึ่งง่ายกว่าแน่นอน แต่ บังคับให้คุณออกแรง ยังคงเท่ากับ น้ำหนักบรรทุก คุณกำลังยก

หากคุณเพิ่มรอกที่ด้านล่างรอกตัวแรก ให้ร้อยเชือกไว้รอบรอกทั้งสองและระงับน้ำหนักจากรอกตัวที่สอง ตอนนี้ เชือกสองเส้นรองรับน้ำหนักบรรทุกได้แล้ว ข้อได้เปรียบทางกลของระบบรอกใหม่ที่ได้รับการปรับปรุงคือ 2 ซึ่งหมายความว่าคุณต้องออกแรงเท่านั้น แรงเท่ากับครึ่งหนึ่งของน้ำหนักบรรทุก เพื่อยกมัน ระงับรอกตัวที่สามจากอันแรก ร้อยเชือกผ่านนั้นเพื่อให้เชือกสามเส้นระงับการรับน้ำหนัก และแรงที่คุณต้องออกแรงเพื่อยกของจะเป็นเพียงหนึ่งในสามของน้ำหนัก

โดยทั่วไป คุณอาจพูดได้ว่าการลดภาระของรอกเป็นส่วนกลับของจำนวนเชือกที่รองรับน้ำหนัก แต่ระบบรอกที่ใช้งานได้จริงเพียงไม่กี่เส้นจะมีเชือกมากกว่าสี่เส้น ดังนั้น การลดโหลดรอกสูงสุดที่คุณทำได้คือหนึ่งในสี่ของน้ำหนักบรรทุก ในความเป็นจริง การลดภาระที่เกิดขึ้นจริงจะน้อยกว่านี้เล็กน้อย เนื่องจากคุณต้องคำนึงถึงความเสียดทานในรอกด้วย

ตัวอย่างเครื่องคำนวณน้ำหนักรอก

สมมติว่าคุณสามารถยกคนที่หนัก 200 ปอนด์ได้ด้วยตัวเอง แต่นั่นเป็นขีดจำกัดของความสามารถในการยกน้ำหนักของคุณ คุณช่วยคิดระบบรอกเพื่อยกรถยนต์ที่มีน้ำหนัก 2,000 ปอนด์ได้หรือไม่? อาจไม่ใช่เพราะว่าระบบรอกสี่ล้อจะลดน้ำหนักได้เพียงหนึ่งในสี่เท่านั้น และนั่นก็ยังอยู่ที่ 500 ปอนด์

สมมติว่าคุณสามารถประกอบระบบรอกและหาเพื่อนที่แข็งแกร่งเท่ากับคุณมาดึงหนึ่งในนั้น คุณยังมีปัญหาอยู่ แต่คุณอาจจะทำได้เพราะรอกแต่ละตัวจะยกน้ำหนักครึ่งหนึ่ง หรือ 1,000 ปอนด์ และหนึ่งในสี่ของน้ำหนักนั้นคือ 250 ปอนด์ หากคุณเพิ่มลูกรอกที่สามและบุคคลที่สามเข้ากับงาน แต่ละคนจะต้องออกแรงเพียง 167 ปอนด์ ซึ่งอยู่ในความสามารถของพวกเขาอย่างดี ดังนั้นระบบนี้จะทำงานได้ง่าย

เครื่องคำนวณน้ำหนักรอกไม่ได้ขึ้นอยู่กับน้ำหนักตัวที่จะยกก่อนในขณะที่เชือกถูกดึง เพราะถ้าคนหนึ่งดึงก่อนอีกสองคนทำ รถจะไม่เคลื่อนที่ คนทั้งสามต้องดึงพร้อมกันเพื่อแบ่งน้ำหนักอย่างเหมาะสมและกระจายน้ำหนักให้เท่ากันระหว่างรอกทั้งสาม เมื่อสามคนทำงานพร้อม ๆ กัน มีเชือก 12 เส้นรองรับรถ ซึ่งทำให้ which ความได้เปรียบทางกลของระบบรอก 12 และลดแรงสุทธิที่ต้องใช้ในการยกรถเป็น 2,000 ÷ 12 = 167 ปอนด์.

  • แบ่งปัน
instagram viewer