Puoi calcolare la forza e l'azione dei sistemi di pulegge attraverso l'applicazione delle leggi del moto di Newton. La seconda legge funziona con forza e accelerazione; la terza legge indica la direzione delle forze e come la forza della tensione equilibra la forza di gravità.
Pulegge: gli alti e bassi
Una puleggia è una ruota girevole montata che ha una convessa curva cerchio con una corda, una cintura o una catena che può spostarsi lungo il bordo della ruota per cambiare la direzione di una forza di trazione. Modifica o riduce lo sforzo necessario per spostare oggetti pesanti come motori di automobili e ascensori. Un sistema di pulegge di base ha un oggetto collegato ad un'estremità mentre una forza di controllo, come quella dei muscoli di una persona o di un motore, tira dall'altra parte. Un sistema di pulegge Atwood ha entrambe le estremità della corda della puleggia collegata agli oggetti. Se i due oggetti hanno lo stesso peso, la puleggia non si muoverà; tuttavia, un piccolo strattone su entrambi i lati li sposterà in una direzione o nell'altra. Se i carichi sono diversi, quello più pesante accelererà verso il basso mentre il carico più leggero accelera.
Basic Pulley System
Seconda legge di Newton, F (forza) = M (massa) x A (accelerazione ) presume che la puleggia non abbia attrito e tu ignori la massa della puleggia. La terza legge di Newton dice che per ogni azione c'è una reazione uguale e contraria, quindi la forza totale del sistema F sarà uguale alla forza nella corda o T (tensione) + G (forza di gravità) che tira al carico. In un sistema di carrucole di base, se esercitate una forza maggiore della massa, la vostra massa accelererà, facendo sì che la F sia negativa. Se la massa accelera verso il basso, F è positivo.
Calcola la tensione della corda usando la seguente equazione: T = M x A. Quattro esempi, se stai cercando di trovare T in un sistema di carrucole di base con un massa attaccata di 9 g che accelera verso l'alto a 2m /s², quindi T = 9g x 2m /s² = 18gm /s² o 18N (newton).
Calcola la forza causata dalla gravità sul sistema di carrucole di base usando la seguente equazione: G = M xn (accelerazione gravitazionale). L'accelerazione gravitazionale è una costante pari a 9,8 m /s². La massa M = 9g, quindi G = 9g x 9.8 m /s² = 88.2gm /s², o 88.2 newton.
Inserisci la tensione e la forza gravitazionale appena calcolate nell'equazione originale: -F = T + G = 18N + 88.2N = 106.2N. La forza è negativa perché l'oggetto nel sistema di carrucole sta accelerando verso l'alto. Il negativo dalla forza viene spostato sulla soluzione in modo che F = -106.2N.
Sistema Atwood Pulley
Le equazioni, F (1) = T (1) - G (1) e F (2) = -T (2) + G (2), assumete che la puleggia non abbia attrito o massa. Assume anche che la massa due sia maggiore di quella di massa. Altrimenti, cambia le equazioni.
Calcola la tensione su entrambi i lati del sistema di carrucole usando una calcolatrice per risolvere le seguenti equazioni: T (1) = M (1) x A (1) e T (2) = M (2) x A (2). Ad esempio, la massa del primo oggetto è uguale a 3g, la massa del secondo oggetto è uguale a 6g e entrambi i lati della corda hanno la stessa accelerazione uguale a 6.6m /s². In questo caso, T (1) = 3g x 6.6m /s² = 19.8N e T (2) = 6g x 6.6m /s² = 39.6N.
Calcola la forza causata dalla gravità sulla puleggia di base sistema utilizzando la seguente equazione: G (1) = M (1) xn e G (2) = M (2) x n. L'accelerazione gravitazionale n è una costante pari a 9,8 m /s². Se la prima massa M (1) = 3 g e la seconda massa M (2) = 6 g, allora G (1) = 3 g x 9,8 m /s² = 29,4 N e G (2) = 6 g x 9,8 m /s² = 58,8 N.
Inserisci le tensioni e le forze gravitazionali precedentemente calcolate per entrambi gli oggetti nelle equazioni originali. Per il primo oggetto F (1) = T (1) - G (1) = 19.8N - 29.4N = -9.6N, e per il secondo oggetto F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6 N + 58,8 N = 19,2 N. Il fatto che la forza del secondo oggetto sia maggiore del primo oggetto e che la forza del primo oggetto sia negativa mostra che il primo oggetto sta accelerando verso l'alto mentre il secondo oggetto si muove verso il basso.
