Kolotur ne koristi gorivo ili struju i ne radi samostalno, ali to je još uvijek stroj. Ne stroj na način na koji je riječ definirana Merriam-Webster rječnikom, već stroj na način na koji inženjeri definiraju riječ: "Jednostavni strojevi su uređaji koji se mogu koristiti za množenje ili povećanje sile koju primjenjujemo - često na štetu udaljenosti kroz koju primjenjujemo silu. "
kredit: gaspr13 / iStock / GettyImagesKolika težina vadi remenica?Svaki stroj ima mehaničku prednost
Popis jednostavnih strojeva uključuje predmete koje ljudi svakodnevno koriste, kao što su čekići, odvijači i kvake. Svi ti uređaji spadaju u jednu od šest klasičnih kategorija jednostavnih strojeva. Kategorije su:
- Kotač i osovina
- kotur
- Poluga
- Nagnuta ravnina
- Vijak
- Klin
Neki znanstvenici smatraju vijak i klin posebne vrste nagnutih ravnina, što popis smanjuje na četiri unosa. Škripac čak možete smatrati posebnim slučajem kotača i osovine, a popis smanjite na tri stavke. Bez obzira koliko se stavki nalazi na popisu, remenica se kvalificira kao stroj.
Odnos izlazne sile stroja i sile koju na njega primjenjujete poznat je kao stroj mehanička prednost (MA). Da bi stroj bio stroj, izlazna sila mora biti veća od ulazne sile, što znači da mehanička prednost mora uvijek biti veća od 1. Što je veća mehanička prednost, manje sile morate uložiti u stroj da biste ga napravili raditi.
Mehanička prednost remenice
Mehaničku prednost remenica možete izračunati izračunavanjem sile potrebne za podizanje tereta do određene visine bez remenice (izlazna sila, FO) i zatim izračunati silu koja je potrebna da bi se to napravilo s remenicom (ulazna sila Fja). Mehanička prednost je odnos izlazne sile prema ulaznoj sili: MA = FO/ Žja, Što je manja ulazna sila u odnosu na izlaznu silu, to je veća mehanička prednost.
Za jednostavan sustav remenica, proračun njegove mehaničke prednosti je smiješno jednostavan. Jednostavno izbrojite broj užadi koje podupiru opterećenje.
Kad spoznate mehaničku prednost, možete izračunati silu potrebnu za podizanje poznate težine. Sila i težina znače isto, tako da ćete izračunavanjem mehaničke prednosti moći shvatiti smanjenje opterećenja remenice.
Da biste dobili mehaničku prednost, morate povući više konopa
"Čekaj", kažeš. "Kako znate da je mehanička prednost jednaka broju užadi?" Da biste odgovorili na to pitanje, morate znati što raditi jest, a ne onu vrstu posla koju obavljate na svom poslu od 9 do 5.
Što se fizičara tiče, vi radite (W) primjenjujući silu (F) na udaljenost (d). Rad izračunavate množenjem sile na udaljenost:
W = F • d.
Rad je povezan s energijom, a budući da je jedan od najvažnijih prirodnih zakona prirode da se energija uvijek čuva, rad se mora sačuvati. Ako je sila primijenjena na remenski sustav manja od sile potrebne za podizanje tereta, nešto se mora promijeniti kako bi količina posla koju obavite bila jednaka količini posla koja je potrebna za podizanje tereta.
Količina koja se mijenja je udaljenost. Koristite manje sile za podizanje tereta kada koristite sustav remenica, ali morate povući više konopa da biste podigli opterećenje na određenu visinu. Ako imate dvostruki remenski sustav, morate povući dvostruko više konopa; u sustavu trostruke remenice morate povući tri puta više i tako dalje. Zapravo, za svaki sustav remenica možete izračunati količinu dodatnog konopa koji morate povući brojeći broj užadi koje podupiru opterećenje.
Smanjenje težine, sile i opterećenja remenice
Težina i sila nisu različite količine. Težina predmeta nije ništa drugo nego sila koju na njega djeluje gravitacija, tako da kad podignete objekt morate iskazati silu jednaku gravitacijskoj sili. Ako imate samo jedan sustav remenica, remenica vam omogućuje da se spustite na konop umjesto gore, što je definitivno lakše, ali silu koju ispoljavate još uvijek je jednak težina tereta dižeš se.
Ako ispod prvog dodate remenicu, zavežite konopac oko obje remenice i odvojite teret iz drugog remenica, opterećenje je sada podržano s dva užeta. Mehanička prednost ovog novog, poboljšanog sustava remenica je, dakle, 2, a to znači da se morate truditi samo sila jednaka polovici težine tereta da ga podigne. Odvijte treću remenicu od prve, provucite uže kroz to tako da tri užeta suspendiraju teret, a sila koju morate uložiti da biste podigli teret je samo jedna trećina njegove težine.
Općenito, možete reći da je smanjenje opterećenja kotura uzajamno od broja konopa koji podržavaju opterećenje, ali malo praktičnih remenica ima više od četiri konopa. Prema tome, najveće smanjenje opterećenja remenice koje možete shvatiti je jedna četvrtina težine tereta. U stvarnosti je stvarno smanjenje opterećenja nešto manje od ovoga jer morate uzeti u obzir trenje u remenicama.
Primjer kalkulator težine remenice
Pretpostavimo da osobu od 200 kilograma možete podići sami, ali to je granica vaših sposobnosti dizanja utega. Možete li osmisliti sustav remenica za podizanje automobila od 2.000 kilograma? Vjerojatno ne zato što bi čak i sustav sa četiri remenice smanjio težinu za samo četvrtinu, a to je još 500 kilograma.
Pretpostavimo da možete rigorovati sustav remenica i dobiti prijatelja, jakog kao i vi, da izvuče jedan od njih. I dalje biste imali problema, ali možda biste to mogli napraviti jer bi svaki remen dizao pola težine, ili 1.000 kilograma, a četvrtina te težine 250 kilograma. Ako biste u posao dodali treću remenicu i treću osobu, svaka osoba samo bi trebala uložiti 167 kilograma sile, što je sasvim u skladu s njihovim mogućnostima, pa bi ovaj sustav lako radio.
Kalkulator težine remenice ne ovisi o težini koja će se prvo podići kad se uže povuče jer ako jedna osoba povuče prije nego što ostale dvije naprave, automobil se neće kretati. Sve tri osobe moraju se povlačiti istodobno kako bi pravilno podijelile teret i ravnomjerno raspoređivale težinu među tri remenica. Kad troje ljudi radi istovremeno, u stvari postoji 12 užadi koje podupiru automobil, što daje mehaničku prednost koloturnog sustava 12 i smanjuje neto silu potrebnu za podizanje vozila na 2.000 ÷ 12 = 167 funti.
