Contenu
Vous pouvez calculer la force et l’action des systèmes de poulies en appliquant les lois du mouvement de Newtons. La deuxième loitravaille avec force et accélération; la troisième loi indique la direction des forces et comment la force de tension équilibre la force de gravité.
Poulies: les hauts et les bas
Une poulie est une roue rotative montée ayant une jante convexe incurvée avec un câble, une courroie ou une chaîne pouvant se déplacer le long de la jante de la roue pour modifier le sens de la force de traction. Il modifie ouréduit l'effort nécessaire pour déplacer des objets lourds tels que les moteurs et les ascenseurs d'automobiles. Un système de poulie de base a un objet connecté à une extrémité tandis qu'une force de contrôle,comme des muscles ou un moteur, tire de l’autre extrémité. Un système de poulie Atwood a les deux extrémités du câble de poulie connecté aux objets. Si les deux objets ont le même poids,la poulie ne bougera pas; Cependant, un petit remorqueur de chaque côté les déplacera dans un sens ou dans l'autre. Si les charges sont différentes, le plus lourd accélère vers le bastandis que la charge plus légère accélère.
Système de poulie de base
Deuxième loi de Newtons, F (force) = M (masse) x A (accélération) suppose que la poulie ne présente pas de frottement et que vous ignorez la masse de la poulie.La troisième loi de Newtons dit que pour chaque action il y a une réaction égale et opposée, la force totale du système F sera égale à la force dans la corde ou T (tension) + G(force de gravité) tirant sur la charge. Dans un système de poulie de base, si vous exercez une force supérieure à la masse, votre masse accélérera, entraînant un F négatif.Si la masse accélère, F est positif.
Calculez la tension dans la corde en utilisant l’équation suivante: T = M x A. Quatre exemple, si vous essayez de trouver T dans unSystème de poulie de base avec une masse rapportée de 9g accélérant vers le haut à 2m / s² puis T = 9g x 2m / s² = 18gm / s² ou 18N (newtons).
Calculer la force causéepar gravité sur le système de poulie de base en utilisant l'équation suivante: G = M x n (accélération gravitationnelle). L'accélération gravitationnelle est une constante égale à 9,8 m / s².La masse M = 9 g, donc G = 9 g x 9,8 m / s² = 88,2 g / s², ou 88,2 newtons.
Insérez la tension et la force gravitationnelle que vous venez de calculer dans l'originaléquation: -F = T + G = 18N + 88,2N = 106,2N. La force est négative car l'objet dans le système de poulie accélère vers le haut. Le négatif de la force est déplacésur la solution donc F = -106.2N.
Système de poulies Atwood
Les équations F (1) = T (1) - G (1) et F (2) = -T (2) + G (2) supposent que la poulie ne présente pas de frottement ni de masse.Il suppose également que la masse deux est supérieure à la masse un. Sinon, changez les équations.
Calculez la tension des deux côtés du système de poulie en utilisant une calculatrice pour résoudreles équations suivantes: T (1) = M (1) x A (1) et T (2) = M (2) x A (2). Par exemple, la masse du premier objet est égale à 3g, la masse du deuxième objet est égale à 6g et les deuxles côtés de la corde ont la même accélération égale à 6.6m / s². Dans ce cas, T (1) = 3 g x 6,6 m / s² = 19,8 N et T (2) = 6 g x 6,6 m / s² = 39,6 N.
Calculez leforce causée par la gravité sur le système de poulie de base en utilisant l'équation suivante: G (1) = M (1) x n et G (2) = M (2) x n. L'accélération gravitationnelle n est une constante égale à 9,8 m / s².Si la première masse M (1) = 3g et la seconde masse M (2) = 6g, alors G (1) = 3g x 9,8 m / s² = 29,4 N et G (2) = 6g x 9,8 m / s² = 58,8 N.
Insérer les tensions etles forces gravitationnelles calculées précédemment pour les deux objets dans les équations d'origine. Pour le premier objet, F (1) = T (1) - G (1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N, et pour le secondobjet F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. Le fait que la force du deuxième objet soit supérieure à celle du premier objet et que la force du premier objet estLe négatif indique que le premier objet accélère vers le haut alors que le second se déplace vers le bas.