Kandungan
- Kelebihan Mekanikal
- Undang-undang Pemuliharaan Tenaga
- Pulley Berbeza
- Newtons Undang-undang Kedua
- Lebih banyak Blok Gantung
Beberapa situasi yang menarik boleh ditubuhkan dengan kendi untuk menguji pelajar memahami undang-undang Newton gerakan kedua, undang-undang pemuliharaan tenaga dan definisi kerja dalam fizik. Satu keadaan khusus yang boleh dipelajari dapat dijumpai dari apa yang disebut pulley differential, alat yang biasa digunakan dalam kedai mekanik untuk mengangkat berat.
Kelebihan Mekanikal
Seperti tuas, meningkatkan jarak di mana daya digunakan, berbanding dengan jarak beban yang ditarik, meningkatkan kelebihan mekanikal, atau leverage. Katakan dua blok pullei digunakan. Satu melekat pada beban; satu dilampirkan di atas untuk sokongan. Sekiranya beban itu hendak diangkat unit X, maka blok pulley bawah juga mesti naik unit X. Blok pulley di atas tidak bergerak ke atas atau ke bawah. Oleh itu, jarak antara dua blok pulley mesti memendekkan unit X. Panjang garis bergelung di antara dua blok kepingan hendaklah setiap unit X dipendekkan. Sekiranya terdapat garis-garis seperti Y, maka penarik mesti tarik unit X --- Y untuk mengangkat unit beban X. Maka daya yang diperlukan adalah 1 / Y kali berat beban. Kelebihan mekanikal dikatakan Y: 1.
Undang-undang Pemuliharaan Tenaga
Penggunaan ini adalah hasil daripada undang-undang pemuliharaan tenaga. Ingat kerja itu adalah satu bentuk tenaga. Dengan kerja, kita maksudkan definisi fizik: daya yang digunakan pada jarak beban masa di mana beban dipindahkan oleh daya. Jadi jika bebannya adalah Z Newtons, tenaga yang diperlukan untuk mengangkatnya unit X mesti sama dengan kerja yang dilakukan oleh penarik itu. Dengan kata lain, Z --- X mesti sama (daya yang digunakan oleh penarik) --- XY. Oleh itu, daya yang digunakan oleh penarik adalah Z / Y.
Pulley Berbeza
Persamaan yang menarik timbul apabila anda membuat garisan gelung yang berterusan, dan blok yang tergantung dari sokongan mempunyai dua pulleys, satu sedikit lebih kecil daripada yang lain. Katakan juga bahawa kedua-dua kendi di blok dilampirkan supaya mereka berputar bersama. Panggil jejari kendi "R" dan "r," di mana R> r.
Jika penarik menarik garis yang cukup untuk memutar kendi tetap melalui satu putaran, dia telah mengeluarkan garis 2πR. Pulley yang lebih besar kemudiannya mengambil garis 2πR dari menyokong beban. Pulley yang lebih kecil telah berputar dalam arah yang sama, membiarkan 2πr garis ke beban. Jadi beban naik 2πR-2πr. Kelebihan mekanikal adalah jarak ditarik dibahagikan dengan jarak yang diangkat, atau 2πR / (2πR-2πr) = R / (R-r). Ambil perhatian bahawa jika radii berbeza dengan hanya 2 peratus, kelebihan mekanikal adalah 50-ke-1 kekalahan.
Pulley semacam itu dipanggil pulley berbeza. Ini adalah perlawanan biasa di kedai-kedai pembaikan kereta. Ia mempunyai harta yang menarik bahawa garis yang menarik penarik boleh digantung longgar ketika beban dipinggirkan, kerana selalu ada gesekan yang cukup bahawa kekuatan lawan pada dua kapi menghalangnya dari beralih.
Newtons Undang-undang Kedua
Katakan dua blok bersambung, dan satu, memanggilnya M1, menggantung keluar kren. Berapa pantas mereka akan mempercepatkan? Undang-undang Newtons kedua mengaitkan daya dan pecutan: F = ma. Jisim dua blok diketahui (M1 + M2). Pecutan tidak diketahui. Tentera dikenali dari tarikan graviti pada M1: F = ma = M1 --- g, di mana g adalah pecutan graviti di permukaan Bumi.
Perlu diingat bahawa M1 dan M2 akan dipercepat bersama. Mencari percepatan mereka, a, kini hanya satu perkara penggantian ke dalam formula F = ma: M1 --- g = (M1 + M2) a. Sudah tentu, jika geseran antara M2 dan jadual adalah salah satu daya yang F = M1 --- g mesti menentang, maka daya itu mudah ditambah ke sebelah kanan persamaan juga, sebelum percepatan, a, adalah diselesaikan untuk.
Lebih banyak Blok Gantung
Bagaimana jika kedua-dua blok digantung? Kemudian sebelah kiri persamaan mempunyai dua addend bukan hanya satu. Yang lebih ringan akan bergerak ke arah yang bertentangan dengan daya yang dihasilkan, kerana jisim yang lebih besar menentukan arah sistem dua massa; Oleh itu, daya graviti pada jisim yang lebih kecil harus dikurangkan. Anggapkan M2> M1. Kemudian sebelah kiri di atas perubahan dari M1 --- g ke M2 --- g-M1 --- g. Tangan kanan tetap sama: (M1 + M2) a. Pecutan, a, kemudiannya diselesaikan secara rasminya secara aritmetik.