Περιεχόμενο
- Εξίσωση ροπής
- Φόρμουλα ισορροπίας βάρους
- Fulcrum Balance Calculator
- Υπολογισμός αντίθετου βάρους κινητού γερανού
Κάθε φορά που γυρίζετε μια λαβή της πόρτας, εφαρμόζετε μια δύναμη σαν τη λαβή. Αυτή η περιστροφική δύναμη, γνωστή ως ροπή στρέψης, σας επιτρέπει να μετακινείτε τα βάρη με ένα βάρος που εξισορροπεί το άλλο και στα δύο άκρα του μοχλού. Μπορείτε να βρείτε αυτή τη μέθοδο αντιστάθμισης και αντιστάθμισης σε πολλές εφαρμογές από τους γερανούς κατασκευής για να πιέσετε τις πόρτες ανοιχτές και χρησιμοποιώντας την εξίσωση για τη ροπή μπορείτε να προσδιορίσετε τη δύναμη του βάρους και την απόσταση κατά μήκος του μοχλού που απαιτείται.
Εξίσωση ροπής
Κάθε μοχλός, με τα βάρη του να ισορροπήσει και να αντισταθμίσει τις διαφορετικές δυνάμεις, βασίζεται σε ένα υπομόχλιο, το σημείο στο οποίο συναντώνται τα χέρια του μοχλού. Το υπομόχλιο πρέπει να βρίσκεται μεταξύ των δύο βαρών σε κάθε άκρο του μοχλού έτσι ώστε να μπορεί να λάβει χώρα η περιστροφική δύναμη.
Αυτοί οι μοχλοί σας επιτρέπουν να εφαρμόζετε ένα βάρος και στους δύο άκρους έτσι ώστε τα βάρη να αντισταθμίζουν το ένα το άλλο. Η ροπή, που ονομάζεται επίσης η στιγμή ή η στιγμή της δύναμης, σας επιτρέπει να συγκρίνετε την απόσταση και τη δύναμη μεταξύ των δύο βαρών του μοχλού.
Φόρμουλα ισορροπίας βάρους
Το προϊόν της δύναμης των βαρών και της απόστασης στην οποία βρίσκεται στον βραχίονα του μοχλού ισούται με εκείνο του βάρους στην άλλη πλευρά. Μαθηματικά ο τύπος ισοζυγίου βάρους υπομονάδας είναι φάμι ρεμι = Fμεγάλο × ρεμεγάλο για τη δύναμη της προσπάθειας φάμι, η απόσταση του από το υπομόχλιο ρεμι, δύναμη φορτίου φάρε και την απόσταση του από το υπομόχλιο ρεμεγάλο.
Η δύναμη φορτίου και η δύναμη της προσπάθειας περιγράφουν τα βάρη εκατέρωθεν του μοχλού και αντισταθμίζουν το ένα το άλλο. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις δυνάμεις φορτίου και προσπάθειας ως βάρη και αντιστάθμιση βαρών σε αυτές τις εφαρμογές.
Αν γνωρίζετε τη γωνία "theta" θ μεταξύ του μοχλού του βραχίονα και της κατεύθυνσης της δύναμης πάνω στο βάρος, μπορείτε να το συμπεριλάβετε στην αριθμομηχανή ισορροπίας βάρους για να γράψετε ροπή στρέψης ως ροπή "tau" τ = F × r sin_θ_. Αυτή η γωνία εξασφαλίζει ότι η δύναμη εφαρμόζεται στην κατάλληλη κατεύθυνση παράλληλα με τους βραχίονες μοχλού.
Fulcrum Balance Calculator
Οι μονάδες δύναμης και απόστασης θα πρέπει να ταιριάζουν και στις δύο πλευρές της εξίσωσης. Εάν χρησιμοποιείτε κιλά για να μετρήσετε το βάρος της δύναμης, θυμηθείτε να το μετατρέψετε σε newtons για να πάρετε την πραγματική δύναμη. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη μετατροπή που 0,454 κιλά ισούται με 1 λίβρα ή ότι τα 4,45 newtons ισούται με 1 λίβρα.
Βεβαιωθείτε ότι μετρήσατε την απόσταση από το αντικείμενο στο βραχίονα μοχλών στο υπομόχλιο. Αυτός ο υπολογιστής απόστασης υποπολλαπλασιασμού σάς επιτρέπει να συγκρίνετε τα βάρη που θα χρησιμοποιούσε ένας γερανός ή περονοφόρο όχημα για την ανύψωση βαρέων βαρών.
Υπολογισμός αντίθετου βάρους κινητού γερανού
Φανταστείτε ότι ένας κινητός γερανός έβγαζε μια χαλύβδινη δοκό που ζύγιζε έναν τόνο, ή £ 2.000, στα 50 πόδια με ένα αντίβαρο που βρίσκεται 20 πόδια στην άλλη πλευρά του υπομόχλου. Οι δυνάμεις εφαρμόζονται σε γωνίες 90 ° σε κάθε βραχίονα του μοχλού γερανών. Υπολογίστε το βάρος αντίβαρα που θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει ο κινητός γερανός σε αυτή την απόσταση.
Επειδή οι δυνάμεις εφαρμόζονται σε γωνίες 90 °, το στοιχείο sin_θ_ θα ισούται με sin_ (90 °), ή 1. Χρησιμοποιώντας την εξίσωση, _Fμι × ρεμι = Fμεγάλο × ρεμεγάλο, η ροπή στρέψης για το βάρος ή τη δύναμη της προσπάθειας είναι τότε 2.000 λίβρες φορές 50 πόδια ή 100.000 λίβρες πόδια για το βάρος. Το βάρος αντιστάθμισης, ή η δύναμη φορτίου, είναι τότε 100.000 λίβρες-πόδια διαιρούμενα κατά 20 πόδια ή 5.000 λίβρες.
Όταν οι δυνάμεις σε κάθε άκρο του μοχλού είναι ίσες, ο μοχλός βρίσκεται σε ισορροπία. Σε ισορροπία, η καθαρή δύναμη είναι μηδέν και δεν υπάρχει επιπρόσθετη επιτάχυνση στο σύστημα. Μπορείτε να ρυθμίσετε το άθροισμα των δυνάμεων σε κινητό γερανό ή περονοφόρο ανυψωτικό μηδέν όταν το σύστημα δεν επιταχύνεται ή επιβραδύνεται.