Јаже и превртете го LEIFIphysik

Јаже и макара

Клучни факти на прв поглед

Постои рамнотежа на силите на макара ако двете јажеви сили \ (F \) лево и десно се еднакви и силата на оската на макарата што се спротивставува на силите на јажето е \ (2 \ cdot F \).
Користејќи лабава макара ја преполовува потребната сила на истегнување \ (F \) и кревајќи товар со тежина \ (F_g \), треба да го повлечете јажето двапати подолго.
Можете да комбинирате лабави и фиксни ролки за да направите макара.

Конвертор на сила изработен од јаже и макари

Со паметна комбинација на јаже и макари можете да изградите конвертор на сила со кој е можно голема „заштеда на енергија“ при подигнување на товари. Тешките товари со голема тежина може да се подигнат со помала сила кога се користи познат како блок на макара.

Блоковите на макара беа веќе познати во антиката и се користеа, на пример, за товарење и истоварување на бродови. Дури и денес, блоковите на макара сè уште се користат на кранови кои треба да подигнат товари од неколку тони.

Рамнотежа на силите на некоја улога

Заради едноставност, прво претпоставуваме дека мртвата тежина на макарите и јажето со кои е изграден блок и справи може да се занемари.

За случај на рамнотежа на макара, важи следново: Ако сила \ (F \) дејствува надолу во левиот дел од јажето, еднаква сила \ (F \) исто така мора да дејствува надолу во десниот дел од јажето за да не се сврти макарата. Во овој случај, вртежниот момент од левата и од десната рака е ист или збирот на двата вртежен момент е нула.

Сепак, поради двете надолни сили, ролерот би се движел надолу со забрзана брзина. Постои рамнотежа на силите само кога сила \ (2 \ cdot F \) дејствува вертикално нагоре во центарот за ролна. Силата \ (2 \ cdot F \) мора да дејствува во средината на валјакот за да не предизвика дополнителен вртежен момент.

Услов за баланс на улогата:

Двете исправени јажиња имаат иста количина \ (F \) (или збирот на сите вртежи е нула).

Збирот на сите вектори на сила е нула force Силата на оската на макарата што се спротивставува на силите на јажето има количина \ (2 \ cdot F \).

Јаже, фиксна макара, лабава макара, макара

Замислете дека треба да извлечете тешка вреќа цемент од терасата до 2-ри кат. Можете да го направите ова со a јаже Долу од 2-ри кат, врзете ја цементната кеса и повлечете ја нагоре од 2-ри кат. Со овој метод, треба да примените сила на истегнување \ (F \) што е еднаква на тежината \ (F_g \) (означена со G на илустрациите) на вреќата. Предноста на овој пристап е што не ви е потребна друга опрема освен јажето. Недостаток е што треба да примените релативно голема сила на влечење \ (F \) и држењето на телото при влечење е трајно лошо за грбот.

Едно подобрување е употребата на А. фиксна улога што е на пример прицврстено на сноп на покрив. Тука сè уште треба да примените сила на истегнување \ (F \) што е еднаква на тежината на цементната кеса, но сега можете да застанете на земја и да се повлечете од горе до долу. Така, можете да користите и сопствена тежина.

Преполовување на силата на истегнување \ (F \) носи употреба на a лабава улога (Се тркалаат со што се крева). Сепак, како и со употребата на голо јаже, имате неповолна позиција на влечење. Купувате „заштеда на енергија“ со влечење на јажето на растојание \ (s) што е двојно повисоко од висината \ (h \) со кое сакате да го подигнете цементот.

Ако ја користите лабавата и фиксната улога заедно, имате една Макара изградена. Кога користите систем на макара од слика 3, треба да примените само половина од тежината \ (F_g \) како сила на влечење \ (F \) и имате поволна позиција на влечење.

Макара со неколку лабави ролки

Анимацијата на слика 4 прикажува блок со макара со три лабави и три фиксни ролки. Со комбинирање на неколку лабави и фиксни ролки, можете дополнително да ја намалите силата на истегнување \ (F \) потребна за подигнување на товар со тежина Г. Од разгледувањето на силите што дејствуваат во прикажаната поставка, произлегува дека ви треба само ((фракција)) силата на тежината како сила на истегнување \ (F \) за да го подигнете товарот. Сепак, ова исто така го зголемува растојанието со кое треба да го повлечете јажето за да го подигнете товарот.

„Заштедата на енергија“ се зголемува со секоја дополнителна лабава ролна. Сепак, во пракса, мора да ги подигнете лабавите валјаци што се користат, така што бесконечното продолжување на системот на макари нема смисла. Во реалноста, триење се јавува и на сите оски на валјаците. За да го надоместите ова, треба да вежбате и дополнителна сила.

Макара со три лабави ролки

Дадете врска помеѓу висината на кревање \ (h \) и растојанието на влечење \ (s) за блокот на макарата спроти.

Се применува \ (s = 6 \ cdot h \), бидејќи шесте носечки делови од јаже се скратени за висината \ (h \).

Одредете ја врската помеѓу \ (F \) и \ (G \) во соседната макара со примена на состојбата на рамнотежа неколку пати.

Состојбата на рамнотежа е воспоставена за сите макари и се смета дека силата \ (\ vec F \) може да се префрли долж јажето. Ако тежината на ролерите се занемари, резултатот е \ (G = 6 \ cdot F \) (види анимација подолу).

Можност за контрола
Збирот на силите на влечење надолу \ (\ лево (G + F = 7 \ cdot F \ десно) \) мора да биде еднаков на збирот на силите \ (\ лево (F + 2 \ cdot F + 2 \) што влечат во горниот wallид cdot F + 2 \ cdot F = 7 \ cdot F \ десно) \).