Съдържание
Можете да изчислите силата и действието на шайбите чрез прилагане на законите за движение на Нютон.Вторият закон работи със сила и ускорение; третият закон посочва посоката на силите и как силата на напрежение балансира силата на гравитацията.
Шкиви: Ups и Downs
Шкива е монтирано въртящо се колело, което има извита изпъкнала джанта с въже, колан или верига, които могат да се движат по джантата на колелата, за да променят посоката на дърпаща сила. Той променя или намалява усилията, необходими за придвижване на тежки предмети като автомобилни двигатели и асансьори. Основната система на макарата има обект, свързан към единия край, докато контролна сила, например от мускули на хора или двигател, се дърпа от другия край. Система на макарата Atwood има двата края на въжето на ролката, свързани с предмети. Ако двата предмета имат еднаква тежест, шайбата няма да се движи; обаче малко влекач от двете страни ще ги премести в едната или другата посока. Ако натоварванията са различни, по-тежките ще се ускоряват надолу, докато по-лекият товар се ускорява.
Основна ремъчна система
Вторият закон на Нютон, F (сила) = M (маса) x A (ускорение) предполага, че шайбата няма триене и вие игнорирате масата на шайбите. Третият закон на Нютон казва, че за всяко действие има равна и противоположна реакция, така че общата сила на системата F ще бъде равна на силата във въжето или T (напрежение) + G (сила на гравитация) при теглене на товара. В основна система на шайбите, ако упражните сила, по-голяма от масата, вашата маса ще се ускори нагоре, което ще доведе до отрицателен F. Ако масата се ускори надолу, F е положителен.
Изчислете напрежението във въжето, като използвате следното уравнение: T = M x A. Четири примера, ако се опитвате да намерите T в основна система на макарата с прикачена маса 9g, ускоряваща се нагоре при 2m / s², тогава T = 9g x 2m / s² = 18gm / s² или 18N (нютони).
Изчислете силата, предизвикана от гравитацията върху основната система на макарата, като използвате следното уравнение: G = M x n (гравитационно ускорение). Гравитационното ускорение е константа равна на 9,8 m / s². Масата M = 9g, така че G = 9g x 9.8 m / s² = 88.2gm / s², или 88.2 нютона.
Вмъкнете току-що изчисленото напрежение и гравитационна сила в първоначалното уравнение: -F = T + G = 18N + 88.2N = 106.2N. Силата е отрицателна, защото обектът в системата на макарата се ускорява нагоре. Отрицателят от силата се прехвърля към разтвора, така че F = -106.2N.
Система на шайби Atwood
Уравненията, F (1) = T (1) - G (1) и F (2) = -T (2) + G (2), приемете, че шайбата няма триене или маса. Освен това се приема, че маса две е по-голяма от маса първа. В противен случай превключете уравненията.
Изчислете напрежението от двете страни на шайбата с помощта на калкулатор, за да разрешите следните уравнения: T (1) = M (1) x A (1) и T (2) = M (2) x A (2). Например, масата на първия обект е равна на 3g, масата на втория обект е равна на 6g и двете страни на въжето имат същото ускорение, равно на 6,6m / s². В този случай T (1) = 3g x 6.6m / s² = 19.8N и T (2) = 6g x 6.6m / s² = 39.6N.
Изчислете силата, предизвикана от гравитацията върху основната система на макарата, като използвате следното уравнение: G (1) = M (1) x n и G (2) = M (2) x n. Гравитационното ускорение n е константа равна на 9,8 m / s². Ако първата маса M (1) = 3g, а втората маса M (2) = 6g, тогава G (1) = 3g x 9.8 m / s² = 29.4N и G (2) = 6g x 9.8 m / s² = 58.8 Н.
Поставете напрежението и гравитационните сили, предварително изчислени за двата обекта, в оригиналните уравнения. За първия обект F (1) = T (1) - G (1) = 19.8N - 29.4N = -9.6N, а за втория обект F (2) = -T (2) + G (2) = -39.6N + 58.8N = 19.2N. Фактът, че силата на втория обект е по-голяма от първия обект и че силата на първия обект е отрицателна, показва, че първият обект се ускорява нагоре, докато вторият обект се движи надолу.