Mitkä tekijät vaikuttavat vivun mekaaniseen etuun?

Vastaus:

Jos luokan 1 vivun toisessa päässä on tasapaino # F # sitä käytetään etäisyydellä # A # alkaen a tukipiste ja toinen voima # F # kohdistetaan vipun toiseen päähän etäisyydellä # B # alkaen a tukipiste sitten

# F / f = b / a #

Selitys:

Harkitse ensimmäisen luokan vipua, joka koostuu jäykästä sauvasta, joka voi pyöriä ympäri tukipiste. Kun sauvan toinen pää nousee, toinen menee alas.

Tätä vipua voidaan käyttää nostamaan painava voima, jonka painovoima on huomattavasti heikompi. Kaikki riippuu siitä, kuinka paljon voimat soveltuvat pisteistä tukipiste vipu.

Oletetaan, että raskas kuorma on sijoitettu pituuteen # A # alkaen tukipiste, voima, jonka se työntyy alas sauvalle, on # F #.

Tangon vastakkaisella puolella # B # alkaen tukipiste sovellamme voimaa # F # alaspäin siten, että kaksi vipua on tasapainossa.

Se, että vipu on tasapainossa, tarkoittaa sitä, että voimien tekemä työ # F # ja # F # kun vipua työnnetään molemmille puolille pienellä etäisyydellä # D # on oltava sama - mitä tahansa työtä, voimaa käyttäen # F #, suorita työntämällä vipun pää alaspäin # B # alkaen tukipiste pitäisi olla yhtä suuri kuin työ raskasobjektin nostamiseksi etäisyydelle # A # vivun toisessa päässä.

Vivuna toimivan tangon jäykkyys tarkoittaa, että vipu, jonka vipu kääntyy a tukipiste on sama vivun molemmissa päissä.

Oletetaan, että vipu on käännetty pienellä kulmalla # Phi # noin a tukipiste hieman nostamalla raskasta painoa. Sitten tämä raskas paino, joka herättää voimaa # F # tangon toisessa päässä etäisyydellä # A # alkaen a tukipiste poistettiin # A * sin (fii) # korkeus. Teoksen on oltava

# W = F * a * sin (fii) #

Sauvan toisessa päässä, etäisyydellä # B # alkaen tukipiste, pakota # F # työntää vipua alas # B * sin (fii) #. Tehty työ vastaa

# W = f * b * sin (fii) #

Molempien teosten on oltava samat

# F * a * sin (phi) = f * b * sin (phi) #

tai

# F / f = b / a #

Viimeisestä kaavasta johtuu, että vipun käyttämisen etu riippuu vipun päiden välisestä suhteesta tukipiste. Mitä enemmän suhde on - sitä enemmän hyötyä meillä on ja enemmän painoa voimme nostaa.