Indhold
Du kan beregne styrken og handlingen af remskinsystemer ved anvendelse af Newtons bevægelseslove.Den anden lov fungerer med kraft og acceleration; den tredje lov angiver styrkenes retning, og hvordan spændingskraften afbalancerer tyngdekraften.
Remskiver: Op- og nedture
En remskive er et monteret roterende hjul, der har en buet, konveks kant med et reb, bælte eller kæde, der kan bevæge sig langs hjulets fælge for at ændre retningen for en trækkraft. Det ændrer eller reducerer den krævede indsats for at bevæge tunge genstande såsom bilmotorer og elevatorer. Et grundlæggende remskivesystem har et objekt, der er forbundet til den ene ende, mens en kontrolkraft, f.eks. Fra en persons muskler eller en motor, trækker fra den anden ende. Et Atwood remskivesystem har begge ender af remskiven reb forbundet med genstande. Hvis de to genstande har samme vægt, vil remskiven ikke bevæge sig; dog vil en lille slæbebane på hver side bevæge dem i den ene eller den anden retning. Hvis belastningerne er forskellige, vil den tungere accelerere ned, mens den lettere belastning accelererer op.
Grundlæggende remskivesystem
Newtons anden lov, F (kraft) = M (masse) x A (acceleration) antager, at remskiven ikke har nogen friktion, og du ignorerer remskiverens masse. Newtons tredje lov siger, at for hver handling er der en lige og modsat reaktion, så den samlede kraft af systemet F vil svare til kraften i rebet eller T (spænding) + G (tyngdekraft), der trækker ved belastningen. I et grundlæggende remskiftsystem, hvis du udøver en kraft, der er større end massen, vil din masse accelerere op og forårsage at F er negativ. Hvis massen accelererer ned, er F positiv.
Beregn spændingen i rebet ved hjælp af følgende ligning: T = M x A. Fire eksempel, hvis du prøver at finde T i et grundlæggende remskivesystem med en fastgjort masse på 9g, der accelererer opad ved 2m / s², så er T = 9g x 2m / s² = 18 gm / s² eller 18N (newton).
Beregn den kraft, der er forårsaget af tyngdekraften på det basiske remskivesystem ved hjælp af følgende ligning: G = M x n (gravitationsacceleration). Gravitationsaccelerationen er en konstant lig med 9,8 m / s². Massen M = 9g, så G = 9g x 9,8 m / s² = 88,2 gm / s² eller 88,2 newton.
Indsæt den spænding og tyngdekraften, du lige har beregnet, i den originale ligning: -F = T + G = 18N + 88.2N = 106.2N. Kraften er negativ, fordi objektet i remskivesystemet accelererer opad. Det negative fra kraften flyttes over til løsningen, så F = -106,2N.
Atwood remskive
Ligningerne, F (1) = T (1) - G (1) og F (2) = -T (2) + G (2), antager, at remskiven ikke har nogen friktion eller masse. Det antager også, at masse to er større end masse en. Ellers skal du skifte ligningerne.
Beregn spændingen på begge sider af remskivesystemet ved hjælp af en lommeregner til at løse følgende ligninger: T (1) = M (1) x A (1) og T (2) = M (2) x A (2). For eksempel er massen af det første objekt lig med 3g, massen af det andet objekt er lig med 6g, og begge sider af rebet har den samme acceleration, der er lig med 6,6 m / s². I dette tilfælde er T (1) = 3g x 6,6 m / s² = 19,8N og T (2) = 6g x 6,6 m / s² = 39,6N.
Beregn den kraft, der er forårsaget af tyngdekraften på det basiske remskivesystem ved hjælp af følgende ligning: G (1) = M (1) x n og G (2) = M (2) x n. Tyngdeaccelerationen n er en konstant lig med 9,8 m / s². Hvis den første masse M (1) = 3g og den anden masse M (2) = 6g, så er G (1) = 3g x 9,8 m / s² = 29,4N og G (2) = 6g x 9,8 m / s² = 58,8 N.
Indsæt spændinger og tyngdekræfter, der tidligere er beregnet for begge objekter i de originale ligninger. For det første objekt F (1) = T (1) - G (1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N, og for det andet objekt F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. Det faktum, at kraften i det andet objekt er større end det første objekt, og at kraften til det første objekt er negativ, viser, at det første objekt accelererer opad, mens det andet objekt bevæger sig nedad.