È possibile calcolare la forza e l'azione dei sistemi di pulegge attraverso l'applicazione delle leggi del moto di Newton. La seconda legge lavora con forza e accelerazione; la terza legge indica la direzione delle forze e in che modo la forza di tensione equilibra la forza di gravità.
Pulegge: gli alti e i bassi
Una puleggia è una ruota girevole montata che ha un bordo convesso curvo con un fune, cintura o catena che possono 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 a un'estremità mentre una forza di controllo, ad esempio dai muscoli di una persona o da un motore, tira dall'altra estremità. Un sistema di pulegge Atwood ha entrambe le estremità della fune della puleggia collegate agli oggetti. Se i due oggetti hanno lo stesso peso, la puleggia non si muoverà; tuttavia, un piccolo rimorchiatore su entrambi i lati li sposta in una direzione o nell'altra. Se i carichi sono diversi, quello più pesante accelera mentre il carico più leggero accelera.
Sistema di carrucole di base
Seconda legge di Newton, F (forza) \u003d M (massa) x A (accelerazione) presuppone che la puleggia non ha attrito e si ignora la massa della puleggia. La terza legge di Newton afferma che per ogni azione esiste una reazione uguale e contraria, quindi la forza totale del sistema F sarà uguale alla forza nella fune o T (tensione) + G (forza di gravità) che tira al carico. In un sistema di pulegge di base, se si esercita una forza maggiore della massa, la massa accelera, causando la F negativa. Se la massa accelera verso il basso, F. è positivo.
Calcola la tensione nella fune usando la seguente equazione: T \u003d M x A. Quattro esempi, se stai cercando di trovare T in un sistema di pulegge di base con un massa attaccata di 9g che accelera verso l'alto a 2m /s² quindi T \u003d 9g x 2m /s² \u003d 18gm /s² o 18N (newton).
Calcola la forza causata dalla gravità sul sistema di pulegge di base usando la seguente equazione: G \u003d M xn (accelerazione gravitazionale). L'accelerazione gravitazionale è una costante pari a 9,8 m /s². La massa M \u003d 9g, quindi G \u003d 9g x 9,8 m /s² \u003d 88,2 gm /s² o 88,2 newton.
Inserisci la tensione e la forza gravitazionale che hai appena calcolato nell'equazione originale: -F \u003d T + G \u003d 18 N + 88,2 N \u003d 106,2 N. La forza è negativa perché l'oggetto nel sistema di pulegge sta accelerando verso l'alto. Il negativo dalla forza viene spostato sulla soluzione, quindi F \u003d -106.2N.
Sistema di pulegge Atwood
Le equazioni, F (1) \u003d T (1) - G (1) e F ( 2) \u003d -T (2) + G (2), supponiamo che la puleggia non abbia attrito o massa. Presuppone inoltre che la massa due sia maggiore della massa uno. Altrimenti, cambia le equazioni.
Calcola la tensione su entrambi i lati del sistema di pulegge usando una calcolatrice per risolvere le seguenti equazioni: T (1) \u003d M (1) x A (1) e T (2) \u003d M (2) x A (2). Ad esempio, la massa del primo oggetto è uguale a 3 g, la massa del secondo oggetto è pari a 6 g ed entrambi i lati della fune hanno la stessa accelerazione pari a 6,6 m /s². In questo caso, T (1) \u003d 3g x 6,6 m /s² \u003d 19,8 N e T (2) \u003d 6 g x 6,6 m /s² \u003d 39,6 N.
Calcola la forza causata dalla gravità sulla puleggia di base sistema usando la seguente equazione: G (1) \u003d M (1) xn e G (2) \u003d M (2) x n. L'accelerazione gravitazionale n è una costante pari a 9,8 m /s². Se la prima massa M (1) \u003d 3 g e la seconda massa M (2) \u003d 6 g, quindi G (1) \u003d 3 g x 9,8 m /s² \u003d 29,4 N e G (2) \u003d 6 g x 9,8 m /s² \u003d 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) \u003d T (1) - G (1) \u003d 19,8 N - 29,4 N \u003d -9,6 N, e per il secondo oggetto F (2) \u003d -T (2) + G (2) \u003d 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.
