Hvordan beregne trinsesystemer

En trinse er montert et roterende hjul som har en buet konveks kant med et tau, belte eller kjede som kan bevege seg langs hjulets felg for å endre retningen av en trekkraft. En trinse modifiserer eller reduserer innsatsen for å flytte tunge gjenstander som for eksempel en heis. En grunnleggende trinse system har et formål som er koblet til den ene ende mens en person styrer den andre enden. Et Atwood trinsesystem har begge ender av skivene tauet er koblet til stedene. Dersom massene av de to objekter er den samme vekt, vil skivene ikke bevege seg. Dersom lastene er forskjellige tyngre belastning vil akselerere ned mens den lettere belastning akselererer opp. Den totale kraften som utøves av en talje system kan beregnes ved hjelp av Newtons bevegelseslover.

Bruksanvisning

Grunnleggende Pulley System

1 Skrive ned den følgende ligning: F (kraft) = M (masse) x A (akselerasjon), som er gitt ved Newtons andre lov forutsatt at det ikke er noen friksjon, og trinsen masse er neglisjert. Newtons tredje lov sier at for hver handling er det en lik og motsatt reaksjon, slik at den totale styrken av systemet F vil tilsvare kraften i tauet eller T (strekk) + G (tyngdekraften) drar i lasten. I en grunnleggende trinse system, hvis man utøve en kraft større enn tyngden, vil massen akselerere opp, forårsaker F til å være negativ. Dersom massen akselererer ned, vil K være positiv.

2 Beregn spenningen i tau med kalkulatoren ved hjelp av følgende ligning: T = M x A. Fire eksempel, hvis du prøver å finne T i en grunnleggende trinse system med et vedlagt masse 9g akselererer oppover på 2m / s² enn T = 9g x 2m / s² = 18gm / s² eller 18n (newton).

3 Beregn den kraft som forårsakes av tyngdekraften på den grunnleggende trinse systemet ved hjelp av følgende ligning: G = M xn (gravitasjonsakselerasjon). Gravitasjonsakselerasjonen er en konstant lik 9,8 m / s². Massen M = 9g, så G = 9g x 9,8 m / s² = 88.2gm / s², eller 88,2 newton.

4 Sett spenning og gravitasjonskraft du bare beregnet inn i den opprinnelige ligningen: -F = T + G = 18N + 88.2N = 106.2N. Kraften er negativt fordi objektet i trinse system akselererer oppover. Den negative fra kraften blir flyttet over til løsningen slik at F = -106.2N.

Atwood trinse system

5 Skrive ned de følgende ligninger: F (1) T = (1) - G (1) og F (2) = -T (2) + G (2), som forutsetter at det ikke er noen friksjon, og trinsen masse er neglisjert. Dette vil være tilfellet hvis massen to er større enn massen en. Ligningene vil være bryteren hvis massen var større enn masse to.

6 Beregn spenningen på begge sider av skivene systemet ved hjelp av en kalkulator for å løse de følgende ligninger: T (1) = M (1) x A (1) og T (2) = M (2) x A (2). For eksempel, massen av det første objektet er lik 3g, massen av det andre objektet er lik 6g og begge sider av tauet ha den samme akselerasjon lik 6,6 m / s². I dette tilfellet, T (1) = 3 g x 6,6m / s² = 19.8N og T (2) = 6g x 6,6m / s² = 39.6N.

7 Beregn den kraft som forårsakes av tyngdekraften på den grunnleggende trinse systemet ved hjelp av følgende ligning: G (1) = M (1) xn og G (2) = M (2) x n. Gravitasjonsakselerasjonen n er en konstant lik 9,8 m / s². Dersom den første masse M (1) = 3g og andre massen M (2) = 6G, deretter G (1) = 3 g x 9,8 m / s² = 29.4N og G (2) = 6g x 9,8 m / s² = 58.8 N.

8 Sett spenninger og gravitasjonskrefter som tidligere beregnet for både objekter i de opprinnelige ligninger. For det første objektet F (1) T = (1) - G (1) = 19.8N - 29.4N = -9.6N, og for det andre objektet, F (2) = -T (2) + G (2) = -39.6N + 58.8N = 19.2N. Det faktum at styrken av den andre gjenstanden er større enn den første gjenstanden, og at styrken av det første objektet er negative, viser at den første gjenstanden er akselererende oppover, mens den andre objektet beveger seg nedover.