Pulley tidak menggunakan bahan api atau elektrik, dan ia tidak berjalan sendiri, tetapi ia masih mesin. Bukan mesin dalam cara perkataan ditakrifkan oleh kamus Merriam-Webster, tetapi mesin dalam cara jurutera menentukan perkataan: "Mesin ringkas adalah peranti yang boleh digunakan untuk melipatgandakan atau menambahkan daya yang kita gunakan - selalunya dengan mengorbankan jarak di mana kita menggunakan kekuatan itu. "
kredit: gaspr13 / iStock / GettyImagesHow Banyak Berat Adakah Pulley Off?Setiap Mesin Mempunyai Kelebihan Mekanikal
Senarai mesin mudah termasuk barang yang digunakan setiap hari, seperti palu, pemutar skru dan gagang pintu. Semua alat ini jatuh ke dalam salah satu daripada enam kategori klasik mesin ringkas. Kategori adalah:
- Roda dan gandar
- Pulley
- Lever
- Pesawat terpilih
- Skru
- Baji
Sesetengah saintis menganggap skru dan baji sebagai jenis khas pesawat cenderung, yang mengurangkan senarai kepada empat penyertaan. Anda juga boleh menganggap pulley sebagai kes khas roda dan gandar dan mengurangkan senarai kepada tiga item. Tidak kira berapa banyak item dalam senarai itu, walaupun, sebuah kisi yang layak sebagai mesin.
Nisbah daya output mesin kepada daya yang anda gunakan kepadanya dikenali sebagai mesin kelebihan mekanikal (MA). Untuk mesin menjadi mesin, kekuatan output mestilah lebih besar daripada daya masukan, yang bermaksud kelebihan mekanikal mestilah lebih besar daripada 1. Semakin besar kelebihan mekanikal, kekurangan daya yang perlu dimasukkan ke dalam mesin untuk menjadikannya kerja.
Kelebihan Mekanikal Sistem Pulley
Anda boleh mengira kelebihan mekanikal sistem katrol dengan mengira daya yang diperlukan untuk mengangkat beban ke ketinggian tertentu tanpa kren (daya output, FO) dan kemudian mengira daya yang diperlukan untuk melakukannya dengan pulley (daya input FSaya). Kelebihan mekanikal ialah nisbah daya output kepada daya input: MA = FO/ FSaya. Semakin kecil daya masukan adalah berkaitan dengan daya output, semakin besar kelebihan mekanikal.
Untuk sistem pulley mudah, pengiraan kelebihan mekanikalnya adalah mudah. Anda hanya mengira bilangan tali yang menyokong beban.
Sebaik sahaja anda tahu kelebihan mekanikal, anda boleh mengira daya yang diperlukan untuk mengangkat berat yang diketahui. Tentera dan berat bermaksud perkara yang sama, oleh itu dengan mengira kelebihan mekanikal, anda akan dapat mengetahui pengurangan beban pulley.
Untuk Mendapatkan Kelebihan Mekanikal, Anda Perlu Menarik Lebih Banyak Tali
"Tunggu," kata kamu. "Bagaimana anda tahu bahawa kelebihan mekanikal sama dengan bilangan tali?" Untuk menjawab soalan ini, anda perlu tahu apa kerja adalah, dan bukan jenis kerja yang anda lakukan pada kerja 9-ke-5 anda.
Setakat ahli fizik, anda melakukan kerja (W) dengan menggunakan daya (F) lebih jauh (d). Anda mengira kerja dengan mengalikan daya dengan jarak:
W = F • d.
Kerja berkaitan dengan tenaga, dan kerana salah satu undang-undang alam yang paling asas ialah tenaga sentiasa dipelihara, kerja mesti dipelihara. Sekiranya daya yang dikenakan kepada sistem katrol adalah kurang daripada daya yang diperlukan untuk mengangkat beban, sesuatu mesti berubah untuk membuat jumlah kerja yang anda lakukan sama dengan jumlah kerja yang diperlukan untuk mengangkat beban.
Kuantiti yang berubah ialah jarak. Anda memohon kurang daya untuk mengangkat beban apabila menggunakan sistem katrol, tetapi anda perlu menarik lebih banyak tali untuk menaikkan beban ke ketinggian tertentu. Jika anda mempunyai sistem pulley berganda, anda perlu tarik dua kali lebih banyak tali; dalam sistem pulley triple, anda perlu tarik tiga kali lebih banyak, dan sebagainya. Malah, bagi mana-mana sistem pulley, anda boleh mengira jumlah tali tambahan yang anda perlu tarik dengan mengira bilangan tali yang menyokong beban.
Pengurangan Beban Berat, Tentera dan Beban
Berat dan berkuat kuasa tidak banyak kuantiti. Berat objek adalah apa-apa tetapi daya yang dikenakan ke atasnya dengan graviti, jadi apabila anda mengangkat objek, anda perlu menggunakan kekuatan yang sama dengan daya graviti. Jika anda mempunyai satu sistem pulley tunggal, pulley membolehkan anda untuk menurunkan tali bukannya naik, yang pasti lebih mudah, tetapi memaksa anda mengerahkan masih sama dengan berat beban anda mengangkat.
Jika anda menambah katri di bawah yang pertama, gelung tali di sekitar kedua-dua kendi dan menangguhkan beban dari kapi kedua, beban kini disokong oleh dua tali. Oleh itu, kelebihan mekanikal sistem pulley baru ini adalah 2, dan itu bermakna anda hanya perlu mengenakan satu daya yang sama dengan separuh berat beban untuk mengangkatnya. Tangguhkan katrol ketiga dari yang pertama, gelung tali melalui itu sehingga tiga tali menangguhkan beban, dan daya yang anda perlu mengangkat beban hanya satu pertiga daripada beratnya.
Anda boleh mengatakan, secara amnya, pengurangan beban kepingan adalah sama dengan jumlah tali yang menyokong beban, tetapi beberapa sistem takal praktikal mempunyai lebih daripada empat tali. Oleh itu, pengurangan beban takal maksima yang anda dapati adalah satu perempat berat beban. Pada kenyataannya, pengurangan beban sebenarnya sedikit kurang daripada ini kerana anda perlu mengambil kira geseran di kendi.
Contoh Kalkulator Berat Pulley
Katakan anda boleh mengangkat seorang 200 pon sendiri, tetapi itulah had kebolehan angkat berat anda. Bolehkah anda membuat sistem pulley untuk mengangkat sebuah kereta 2,000 pound? Mungkin tidak kerana walaupun sistem empat pulley akan mengurangkan berat badan dengan hanya satu perempat, dan itu masih 500 paun.
Katakan anda boleh menyusun sepasang sistem pulley dan mendapatkan rakan, yang kuat seperti anda, untuk menarik salah seorang daripadanya. Anda masih mempunyai masalah, tetapi anda mungkin dapat melakukannya kerana setiap kir akan menaikkan separuh beratnya, atau 1,000 paun, dan seperempat beratnya adalah 250 paun. Sekiranya anda menambahkan kapi ketiga dan ketiga kepada tugas, namun, setiap orang hanya perlu mengerahkan 167 pound kekuatan, yang berada dalam kemampuan mereka, jadi sistem ini akan berfungsi dengan mudah.
Kalkulator berat badan tidak bergantung pada berat badan yang akan diangkat terlebih dahulu apabila tali ditarik kerana jika seseorang menarik sebelum dua yang lain, kereta itu tidak akan bergerak. Ketiga-tiga orang perlu tarik serentak untuk berkongsi beban dengan betul dan menyebarkan berat sama rata di antara ketiga-tiga kapi. Apabila tiga orang bekerja serentak, terdapat 12 tali yang menyokong kereta, yang menjadikan kelebihan mekanikal sistem pulley 12 dan mengurangkan kekuatan bersih yang diperlukan untuk mengangkat kenderaan kepada 2,000 ÷ 12 = 167 paun.
