Du kan beräkna kraften och verkan hos remskivsystemen genom tillämpning av Newtons rörelsemetoder. Den andra lagen fungerar med kraft och acceleration; den tredje lagen anger styrkan och hur spänningskraften balanserar tyngdkraften.
Remskivor: Ups and Downs
En remskiva är ett monterat roterande hjul som har en krökt konvex fälg med rep, bälte eller kedja som kan röra sig längs hjulets fälg för att ändra riktningen för dragkraft. Det ändrar eller minskar den ansträngning som behövs för att flytta tunga föremål som bilmotorer och hissar. Ett grundläggande remskivsystem har ett föremål anslutet till ena änden medan en styrande kraft, såsom från en persons muskler eller en motor, drar från den andra änden. Ett Atwood remskivssystem har båda ändarna av remskivet kopplat till objekt. Om de två föremålen har samma vikt kommer röret inte att röra sig; En liten bogserbåt på båda sidor kommer dock att flytta dem i ena riktningen eller den andra. Om lasterna är annorlunda kommer den tyngre att accelerera, medan lättare last accelererar.
Grundrulle System
Newtons andra lag, F (kraft) = M (massa) x A (acceleration ) förutsätter att remskivan inte har friktion och du ignorerar remskivans massa. Newtons tredje lag säger att för varje åtgärd föreligger en lik och motsatt reaktion, så kommer systemets totala kraft att motsvara kraften i repet eller T (spänning) + G (tyngdkraften) som drar vid lasten. I en grundläggande remskiva, om du utövar en kraft som är större än massan, kommer din massa att accelerera, vilket får F att vara negativ. Om massan accelererar är F positiv.
Beräkna spänningen i repet med följande ekvation: T = M x A. Fyra exempel om du försöker hitta T i ett grundläggande remskivsystem med en bifogad massa på 9g accelererar uppåt vid 2m /s² då T = 9g x 2m /s² = 18gm /s² eller 18N (newtons).
Beräkna kraften som orsakas av gravitationen på det grundläggande remskivan med hjälp av följande ekvation: G = M xn (gravitationsacceleration). Gravitationsaccelerationen är konstant lika med 9,8 m /s². Massan M = 9g, så G = 9g x 9,8 m /s² = 88,2gm /s² eller 88,2 newtons.
Sätt in spänningen och gravitationsstyrkan som du just beräknat till originalekvationen: -F = T + G = 18N + 88,2N = 106,2N. Kraften är negativ eftersom föremålet i remskivan accelererar uppåt. Den negativa från kraften flyttas över till lösningen så F = -106.2N.
Atwood Pulley System
Ekvationerna, F (1) = T (1) - G (1) och F (2) = -T (2) + G (2), antar att remskivan inte har friktion eller massa. Det förutsätter också att mass två är större än massa en. Annars byt ekvationerna.
Beräkna spänningen på båda sidor av remskivan med hjälp av en kalkylator för att lösa följande ekvationer: T (1) = M (1) x A (1) och T (2) = M (2) x A (2). Till exempel är massan av det första objektet lika med 3g, massan av det andra objektet är lika med 6g och båda sidorna av repet har samma acceleration lika med 6,6m /s². I detta fall T (1) = 3g x 6,6m /s² = 19,8N och T (2) = 6g x 6,6m /s² = 39,6N.
Beräkna kraften som orsakas av tyngdkraften på grundskivan system med följande ekvation: G (1) = M (1) xn och G (2) = M (2) x n. Gravitationsaccelerationen n är en konstant lika med 9,8 m /s². Om den första massan M (1) = 3g och den andra massan M (2) = 6g, då G (1) = 3g x 9,8 m /s² = 29,4N och G (2) = 6g x 9,8 m /s² = 58,8 N.
Sätt in spänningarna och tyngdkrafterna som tidigare beräknats för båda objekten i de ursprungliga ekvationerna. För det första objektet F (1) = T (1) - G (1) = 19,8N - 29,4N = -9,6N och för det andra objektet F (2) = -T (2) + G (2) = -39,6N + 58,8N = 19,2N. Det faktum att kraften hos det andra objektet är större än det första objektet och att kraften hos det första objektet är negativ visar att det första objektet accelererar uppåt medan det andra objektet rör sig nedåt.
