İçerik
Newton hareket kanunları uygulayarak kasnak sistemlerinin kuvvetini ve etkisini hesaplayabilirsiniz.İkinci kanun kuvvet ve ivme ile çalışır; üçüncü yasa kuvvetlerin yönünü ve gerginlik kuvvetinin ağırlık kuvvetini nasıl dengelediğini gösterir.
Kasnaklar: iniş ve çıkışlar
Bir makara, bir çekme kuvvetinin yönünü değiştirmek üzere tekerlekler jantı boyunca hareket edebilen bir ip, kayış veya zincir ile kavisli bir dışbükey jantı olan monte edilmiş bir döner tekerlektir. Otomobil motorları ve asansörler gibi ağır cisimleri hareket ettirmek için gereken çabayı değiştirir veya azaltır. Temel bir kasnak sistemi bir uca bağlı bir nesneye sahipken, bir insan kasları veya motor gibi bir kontrol kuvveti diğer uçtan çekilir. Bir Atwood kasnak sistemi, nesnelere bağlı kasnak halatının her iki ucuna sahiptir. İki cisim aynı ağırlığa sahipse, makara hareket etmeyecektir; ancak, her iki taraftaki küçük bir römorkör onları bir yönde veya diğer yönde hareket ettirecektir. Yükler farklıysa daha hafif olanı hızlanırken ağır olanı hızlanır.
Temel Kasnak Sistemi
Newton'un ikinci yasası, F (kuvvet) = M (kütle) x A (hızlanma), kasnağın sürtünme olmadığını varsayar ve kasnak kütlesini yok sayarsınız. Newton'un üçüncü yasası, her eylem için eşit ve zıt bir tepki olduğunu, bu nedenle F sisteminin toplam kuvvetinin halattaki kuvveti veya T (gerginlik) + G (ağırlık kuvveti) yükünü çekerek eşit olacağını söyler. Temel bir kasnak sisteminde, kütleden daha büyük bir kuvvet uygularsanız, kütleniz hızlanır ve F'nin negatif olmasına neden olur. Kütle azalırsa, F pozitiftir.
Aşağıdaki denklemi kullanarak ipteki gerilimi hesaplayın: T = M x A. Dört örnek, eğer 2 g / s²'de yukarı doğru hızlanan 9g bağlı bir kütle ile temel bir kasnak sisteminde T bulmaya çalışıyorsanız, T = 9g x 2m / s² = 18gm / s² veya 18N (Newton).
Aşağıdaki denklemi kullanarak temel makara sistemindeki yerçekiminin neden olduğu kuvveti hesaplayın: G = M x n (yerçekimi ivmesi). Yerçekimi ivmesi 9.8 m / s²'ye eşit bir sabittir. Kütle M = 9g, bu nedenle G = 9g x 9.8 m / s² = 88.2gm / s² veya 88.2 Newton.
Yeni hesapladığınız gerginliği ve yerçekimi kuvvetini orijinal denklemine yerleştirin: -F = T + G = 18N + 88.2N = 106.2N. Kuvvet negatiftir, çünkü kasnak sistemindeki nesne yukarı doğru hızlanır. Kuvvetten kaynaklanan negatif, çözeltiye taşınır, bu nedenle F = -106.2N.
Atwood Kasnak Sistemi
F (1) = T (1) - G (1) ve F (2) = -T (2) + G (2) denklemleri, kasnağın sürtünme veya kütle olmadığını varsayar. Ayrıca, kütle 2'nin kütle 1'den büyük olduğunu varsayar. Aksi takdirde denklemleri değiştirin.
Aşağıdaki denklemleri çözmek için bir hesap makinesi kullanarak makara sisteminin her iki tarafındaki gerginliği hesaplayın: T (1) = M (1) x A (1) ve T (2) = M (2) x A (2). Örneğin, birinci nesnenin kütlesi 3g'ye eşittir, ikinci nesnenin kütlesi 6g'ye eşittir ve ipin her iki tarafı da aynı hızda 6.6m / s²'ye eşittir. Bu durumda, T (1) = 3g x 6.6m / s² = 19.8N ve T (2) = 6g x 6.6m / s² = 39.6N.
Aşağıdaki denklemi kullanarak temel makara sistemindeki yerçekiminin neden olduğu kuvveti hesaplayın: G (1) = M (1) x n ve G (2) = M (2) x n. Yerçekimi ivmesi n 9.8 m / s²'ye eşit bir sabittir. Eğer birinci kütle M (1) = 3g ve ikinci kütle M (2) = 6g ise, G (1) = 3g x 9.8 m / s² = 29.4N ve G (2) = 6g x 9.8 m / s² = 58.8 N.
Her iki nesne için önceden hesaplanan gerilimleri ve çekim kuvvetlerini orijinal denklemlere yerleştirin. İlk nesne için F (1) = T (1) - G (1) = 19.8N - 29.4N = -9.6N ve ikinci nesne için F (2) = -T (2) + G (2) = -39.6N + 58.8N = 19.2N. İkinci nesnenin kuvvetinin birinci nesneden daha büyük olması ve birinci nesnenin kuvvetinin negatif olması, ikinci nesne aşağı doğru hareket ederken birinci nesnenin yukarı doğru hızlandığını göstermektedir.