Vous pouvez calculer la force et l'action des systèmes de poulies en appliquant les lois du mouvement de Newton. La deuxième loi fonctionne avec la force et l'accélération; la troisième loi indique la direction des forces et comment la force de tension équilibre la force de la pesanteur.
Poulies: les hauts et les bas
Une poulie est une roue rotative montée qui a une convexité incurvée. bord avec une corde, une ceinture ou une chaîne qui peut se déplacer le long de la jante de la roue pour changer la direction d'une force de traction. Il modifie ou réduit l'effort nécessaire pour déplacer des objets lourds tels que des moteurs d'automobile et des ascenseurs. Un système de poulie de base a un objet connecté à une extrémité tandis qu'une force de contrôle, telle que des muscles d'une personne ou un moteur, tire de l'autre extrémité. Un système de poulie Atwood a les deux extrémités de la corde de poulie reliées aux objets. Si les deux objets ont le même poids, la poulie ne bouge 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 accélérera tandis que la charge plus légère accélérera.
Système de poulies de base
Deuxième loi de Newton, F (force) = M (masse) x A (accélération) ) suppose que la poulie n'a pas de friction et que vous ignorez la masse de la poulie. La troisième loi de Newton dit que pour chaque action il y a une réaction égale et opposée, ainsi 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, ce qui rendra le F négatif. Si la masse accélère vers le bas, F est positif.
Calculer la tension dans la corde en utilisant l'équation suivante: T = M x A. Quatre exemples, si vous essayez de trouver T dans un système de poulie de base avec un masse attachée de 9g accélérant vers le haut à 2m /s² puis T = 9g x 2m /s² = 18gm /s² ou 18N (newtons).
Calculer la force causée par la gravité sur le système de poulie de base en utilisant l'équation suivante: G = M xn (accélération gravitationnelle). L'accélération gravitationnelle est une constante égale à 9,8 m /s². La masse M = 9g, soit G = 9g x 9.8 m /s² = 88.2gm /s², soit 88.2 newtons.
Insère la tension et la force gravitationnelle que tu viens de calculer dans l'équation originale: -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 déplacé vers 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), supposons que la poulie n'a pas de friction ou 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 résoudre les 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 second objet est égale à 6g et les deux côtés de la corde ont la même accélération égale à 6.6m /s². Dans ce cas, T (1) = 3g x 6.6m /s² = 19.8N et T (2) = 6g x 6.6m /s² = 39.6N.
Calculer la force exercée par la gravité sur la poulie de base système utilisant l'équation suivante: G (1) = M (1) xn 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 = 29.4N et G (2) = 6g x 9.8 m /s² = 58.8 N.
Insère les tensions et forces gravitationnelles précédemment calculées 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 deuxième objet F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6 N + 58,8 N = 19,2 N. Le fait que la force du second objet soit supérieure au premier objet et que la force du premier objet soit négatif montre que le premier objet accélère vers le haut tandis que le second objet se déplace vers le bas.
