วิธีการคำนวณระบบรอก

คุณสามารถคำนวณแรงและการกระทำของระบบรอกโดยใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎข้อที่สองทำงานด้วยแรงและความเร่ง กฎข้อที่สามระบุทิศทางของแรงและแรงตึงทำให้แรงโน้มถ่วงสมดุลอย่างไร

รอกคือล้อหมุนที่ติดตั้งอยู่ซึ่งมีขอบนูนโค้งด้วยเชือก เข็มขัด หรือโซ่ที่สามารถเคลื่อนที่ไปตามขอบล้อเพื่อเปลี่ยนทิศทางของแรงดึงได้ ปรับเปลี่ยนหรือลดความพยายามในการเคลื่อนย้ายของหนัก เช่น เครื่องยนต์รถยนต์และลิฟต์ ระบบรอกพื้นฐานมีวัตถุเชื่อมต่อกับปลายด้านหนึ่งในขณะที่กำลังควบคุม เช่น จากกล้ามเนื้อของบุคคลหรือมอเตอร์ ดึงจากปลายอีกด้านหนึ่ง ระบบรอก Atwood มีปลายเชือกรอกทั้งสองข้างที่เชื่อมต่อกับวัตถุ หากวัตถุทั้งสองมีน้ำหนักเท่ากัน รอกจะไม่เคลื่อนที่ อย่างไรก็ตาม การลากจูงเล็กๆ ข้างใดข้างหนึ่งจะเคลื่อนไปในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่ง หากโหลดต่างกัน อันที่หนักกว่าจะเร่งความเร็วลงในขณะที่โหลดที่เบากว่าจะเร่งขึ้น

กฎข้อที่สองของนิวตัน F (แรง) = M (มวล) x A (ความเร่ง) ถือว่ารอกไม่มีแรงเสียดทานและคุณละเลยมวลของรอก กฎข้อที่สามของนิวตันกล่าวว่าสำหรับทุกการกระทำมีปฏิกิริยาที่เท่ากันและตรงกันข้ามดังนั้นแรงทั้งหมด ของระบบ F จะเท่ากับแรงในเชือกหรือ T (แรงตึง) + G (แรงโน้มถ่วง) แรงดึงที่ โหลด ในระบบรอกพื้นฐาน ถ้าคุณออกแรงมากกว่ามวล มวลของคุณจะเร่งขึ้น ทำให้ F เป็นลบ ถ้ามวลเร่งตัวลง F จะเป็นบวก

คำนวณความตึงในเชือกโดยใช้สมการต่อไปนี้: T = M x A สี่ตัวอย่าง หากคุณกำลังพยายามหา T ในระบบรอกพื้นฐานที่มีมวล 9g เร่งขึ้นไปที่ 2m/s² แล้ว T = 9g x 2m/s² = 18gm/s² หรือ 18N (นิวตัน)

คำนวณแรงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงในระบบรอกพื้นฐานโดยใช้สมการต่อไปนี้: G = M x n (ความเร่งโน้มถ่วง) ความเร่งโน้มถ่วงเป็นค่าคงที่เท่ากับ 9.8 m/s² มวล M = 9g ดังนั้น G = 9g x 9.8 m/s² = 88.2gm/s² หรือ 88.2 นิวตัน

แทรกแรงตึงและแรงโน้มถ่วงที่คุณเพิ่งคำนวณลงในสมการดั้งเดิม: -F = T + G = 18N + 88.2N = 106.2N แรงเป็นลบเนื่องจากวัตถุในระบบรอกกำลังเร่งขึ้น ค่าลบจากแรงเคลื่อนไปที่สารละลาย ดังนั้น F= -106.2N

สมการ F(1) = T(1) - G(1) และ F(2) = -T(2)+ G(2) ถือว่ารอกไม่มีแรงเสียดทานหรือมวล นอกจากนี้ยังถือว่ามวลสองมากกว่ามวลหนึ่ง มิฉะนั้น ให้สลับสมการ

คำนวณความตึงทั้งสองด้านของระบบรอกโดยใช้เครื่องคิดเลขเพื่อแก้สมการต่อไปนี้: T(1) = M(1) x A(1) และ T(2) = M(2) x A(2) ตัวอย่างเช่น มวลของวัตถุแรกเท่ากับ 3g มวลของวัตถุที่สองเท่ากับ 6g และทั้งสองด้านของเชือกมีความเร่งเท่ากันเท่ากับ 6.6m/s² ในกรณีนี้ T(1) = 3g x 6.6m/s² = 19.8N และ T(2) = 6g x 6.6m/s² = 39.6N

คำนวณแรงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงในระบบรอกพื้นฐานโดยใช้สมการต่อไปนี้ G(1) = M(1) x n และ G(2) = M(2) x n ความเร่งโน้มถ่วง n เป็นค่าคงที่เท่ากับ 9.8 m/s² ถ้ามวลก้อนแรก M(1) = 3g และมวลที่สอง M(2) = 6g ดังนั้น G(1) = 3g x 9.8 m/s² = 29.4N และ G(2) = 6g x 9.8 m/s² = 58.8 น.

ใส่แรงตึงและแรงโน้มถ่วงที่คำนวณไว้ก่อนหน้านี้สำหรับวัตถุทั้งสองลงในสมการดั้งเดิม สำหรับวัตถุแรก F(1) = T(1) - G(1) = 19.8N - 29.4N = -9.6N และสำหรับวัตถุที่สอง F(2) = -T(2) + G(2) = -39.6N + 58.8N = 19.2N ความจริงที่ว่าแรงของวัตถุที่สองมากกว่าวัตถุแรกและแรงของวัตถุแรก วัตถุเป็นลบ แสดงว่าวัตถุแรกกำลังเร่งขึ้นในขณะที่วัตถุที่สองกำลังเคลื่อนที่ ลง

• เครื่องคิดเลข
• น้ำหนักของวัตถุหรือวัตถุที่ใช้ในระบบรอก