Ett rep som lyfter eller drar en last genomgår spänning, en kraft bestämd av belastningen och andra faktorer. Du beräknar den genom att bestämma tyngdkraften från lasten, plus effekten av eventuella accelerationer och andra krafter som verkar på repet. Även om tyngdkraften alltid verkar i ”ner” -riktningen, kanske andra krafter inte; beroende på riktning lägger du antingen till dem eller drar dem från tyngdkraften för att komma fram till den totala spänningen på repet. Fysiker använder en metrisk enhet som kallas Newton för att mäta kraft; spänningen på ett rep som upphänger en 100-gram vikt är ungefär 1 Newton.
Multiplicera viktens vikt i kg med 9,8, accelerationen i meter per sekund kvadrat på grund av tyngdkraften. Resultatet är en nedåtgående kraft i newton, som står för det mesta av spänningen i repet. Om du till exempel använder ett rep för att upphänga ett piano som väger 200 kg multiplicerar du 200 kg med 9,8, vilket ger 18 600 newton, spänningen på repet.
Dra bort kraften i den återstående vikten på marken om du lyfter föremålet med repet men det har ännu inte stigit upp från marken; repet är inte under den fulla spänning som behövs för att lyfta föremålet. Till exempel drar du hårt i ett rep för att lyfta ett 200 kg piano, men det har inte rört sig. Om pianot fortfarande utövar en kraft på 500 newton på marken, subtrahera den från full kraft, 18 600 newton. Spänningen på repet blir 18 600 - 500 \u003d 18 100 newton.
Multiplicera den uppåtgående accelerationen av vikten med dess massa och lägg den till spänningen på grund av tyngdkraften. Till exempel använder du en elektrisk vinsch för att lyfta ett 200 kg piano till femte våningen i en byggnad; pianot accelererar uppåt med en kvadrat på 1 meter per sekund. En meter per sekund kvadrat gånger 200 kg är 200 newton. Om pianot hängde men inte rörde sig, skulle spänningen helt enkelt vara kraften från tyngdkraften, 18 600 newton. Om pianot accelererar, motstår pianoets massa att flyttas, vilket skapar en nedåtgående kraft som liknar tyngdkraften. Lägg till 200 newton till de ursprungliga 18.600 för att få 18.800 newton, vilket är den totala spänningen.
Tips
En Newton definieras som kraften som krävs för att accelerera en massa på 1 kg med 1 meter per sekund där ingen friktion finns.
Vid olika omständigheter kan kraftberäkningen bli komplicerad. Till exempel kan du bulta ändarna på ett rep mot två motstående väggar, vilket gör repet horisontellt. Om en spännvandrare går ut på repet beror spänningen på hennes massa och kraften på grund av tyngdkraften, men vinkeln som repet bildar med avseende på väggen påverkar också spänningen.
