كيفية حساب ذراع الفئة الثالثة حيث تكون قوة الدفع أو السحب على زاوية
لقد كتبنا سابقًا عن رافعات الدرجة الثالثة في مقال آخر ، وأنشأنا حاسبة عبر الإنترنت لهم ، (الرابط أدناه).
مقالة رافعة الدرجة الثالثة والآلة الحاسبة
ومع ذلك ، نساعدك في هذه المقالة على فهم ما يحدث لمتطلبات القوة عند تطبيق قوة الدفع أو السحب ، على زاوية.
عندما يتم تطبيق قوة بزاوية على ذراع الرافعة في ذراع من الدرجة الثانية ، يمكن تقسيمها إلى مكونين: مكون عمودي ومكون موازٍ بالنسبة لذراع الرافعة. المكون العمودي للقوة مسؤول عن إنشاء عزم الدوران الذي يحرك الحمل ، في حين أن المكون المتوازي سيدفع ذراع الرافعة الجانبية.
لحساب القوة المطلوبة لتحريك الحمل في ذراع من الدرجة الثالثة عندما يتم تطبيق القوة بزاوية ، يتم استخدام علم المثلثات لتحديد حجم المكون العمودي للقوة.
كيفية حساب القوة المطلوبة؟
لحساب القوة المطلوبة لرافعة من الدرجة الثالثة عندما تدفع القوة المطلوبة على زاوية ، يمكنك استخدام الصيغة التالية:
F = (W1 * L1) / (L2 * sin (theta) + l1 * sin (phi))
أين:
- F هي القوة المطلوبة لتحريك الحمل ، في نيوتن
- W1 هو وزن الحمل ، في نيوتن
- L1 هي المسافة من نقطة ارتكاز إلى القوة ، بالأمتار
- L2 هي المسافة من نقطة ارتكاز إلى الحمل ، بالأمتار
- ثيتا هي الزاوية بين ذراع الرافعة والقوة ، في راديان
- PHI هي الزاوية بين ذراع الرافعة والحمل ، في راديان
إن صيغة حساب القوة المطلوبة لرافعة من الدرجة الثالثة عندما تكون القوة المطلوبة تدفع على زاوية تشبه الصيغة لذراع من الدرجة الثانية ، باستثناء إضافة مصطلح إضافي لحساب الزاوية بين ذراع الرافعة والحمل.
ماذا لو كانت الرافعة أيضًا على زاوية ، كيف يؤثر هذا على الحساب؟
إذا كانت الرافعة أيضًا على زاوية في نظام ذراع من الدرجة الثالثة ، فإن حساب القوة المطلوبة لتحريك الحمل سيصبح أكثر تعقيدًا ، حيث سيتضمن زوايا متعددة.
بشكل عام ، إذا كان ذراع الرافعة أيضًا على زاوية ، فسيتأثر المكون العمودي للقوة المطبقة على ذراع الرافعة بالزاوية بين ذراع الرافعة والقوة ، وكذلك الزاوية بين ذراع الدافع والحمل .
لحساب القوة المطلوبة لتحريك الحمل في نظام رافعة من الدرجة الثالثة مع كل من القوة وذراع الرافعة على زاوية ، يمكن استخدام نفس الصيغة:
F = (W1 * L1) / (L2 * sin (theta) + l1 * sin (phi))
ومع ذلك ، ستحتاج الزوايا Theta و Phi إلى ضبطها لحساب زاوية ذراع الرافعة.
إذا كان ذراع الرافعة في نظام ذراع من الدرجة الثالثة بزاوية 45 درجة، يعتمد حساب القوة المطلوبة لتحريك الحمل على الزوايا بين ذراع الرافعة والقوة والحمل.
على افتراض أن الزاوية بين القوة وذراع الرافعة هي ثيتا ، والزاوية بين الحمل وذراع الرافعة هي PHI ، والحساب للقوة المطلوبة لتحريك الحمل في نظام رافعة من الدرجة الثالثة مع ذراع رافعة في أ يمكن كتابة زاوية 45 درجة على النحو التالي:
F = (W1 * L1) / (L2 * SIN (Theta + 45) + L1 * SIN (PHI - 45))
هنا ، يتم ضبط الزوايا Theta و PHI عن طريق إضافة أو طرح 45 درجة لحساب زاوية 45 درجة من ذراع الرافعة.
لحساب القوة المطلوبة لتحريك الحمل ، ستحتاج إلى قياس أو حساب قيم L1 و L2 و W1 و Theta و PHI ، وتوصيلها بالصيغة لحل F.
يرجى ملاحظة أن هذا مجرد مثال ، وقد يختلف الحساب المحدد لموقف معين اعتمادًا على الزوايا والقياسات المحددة التي ينطوي عليها نظام الرافعة.
ماذا سيكون تطبيقًا نموذجيًا لرافعة الفئة الثالثة حيث تكون قوة الدفع على زاوية؟
تطبيق نموذجي لرفع من الدرجة الثالثة حيث تكون قوة الدفع على زاوية هو ذراع بشرية.
في الذراع البشري ، يعمل مفصل الكوع باعتباره نقطة ارتكاز ، وتعلق عضلة العضلة ذات الرأسين بعظم الساعد (الحمل) ويسحبه لتوليد قوة رفع. ومع ذلك ، تقع عضلة العضلة ذات الرأسين على الجانب الأمامي من الذراع ، بينما يقع الحمل على الجانب الخلفي من الذراع. هذا يعني أن العضلات ذات الرأسين تمارس قوة على الذراع بزاوية ، مما يخلق نظام رافعة من الدرجة الثالثة.
عندما تتقلص العضلات ذات الرأسين ، فإنها تمارس قوة على عظم الساعد بزاوية ، مما تسبب في تحرك الساعد لأعلى. يوفر المكون العمودي للقوة الناتجة عن عضلة العضلة ذات الرأسين عزم الدوران الذي يحرك عظم الساعد ، في حين أن المكون المتوازي للقوة يدفع ببساطة إلى جانب العظام.
باستخدام نظام رافعة من الدرجة الثالثة مع قوة الدفع على زاوية ما ، فإن الذراع البشري قادر على نقل الأحمال بزيادة السرعة ونطاق الحركة ، على الرغم نظام رافعة من الدرجة الثانية.
ما هي مزايا رافعة الدرجة الثالثة حيث تكون قوة الدفع على زاوية؟
تشمل مزايا استخدام رافعة من الدرجة الثالثة حيث تكون قوة الدفع على زاوية:
- زيادة نطاق الحركة: باستخدام رافعة من الدرجة الثالثة مع قوة الدفع على زاوية ، من الممكن زيادة نطاق الحركة ودقة الحركة. وذلك لأنه يمكن وضع ذراع الرافعة في زوايا مختلفة ، مما يسمح بمزيد من التحكم في اتجاه القوة وحركة الحمل.
- السرعة: يمكن أن تسمح ذراع من الدرجة الثالثة مع قوة الدفع على الزاوية بحركات سريعة من الحمل ، والتي يمكن أن تكون مفيدة في المواقف التي تكون فيها السرعة مهمة. وذلك لأن القوة المطلوبة لتحريك الحمل يمكن تطبيقها بحركة سريعة ودقيقة لذراع الرافعة.
- الميزة الميكانيكية: على الرغم من أن الرافعات من الدرجة الثالثة مع القوة على الزاوية تتطلب المزيد من القوة لتحريك الحمل مقارنةً بأدوات من الدرجة الثانية ، إلا أنها لا تزال توفر ميزة ميكانيكية. يمكن وضع ذراع الرافعة في زوايا مختلفة ، والتي يمكن أن تساعد في زيادة عزم الدوران وتسهيل تحريك الحمل بأقل قوة.
- التحكم المحسّن: زاوية القوة المطبقة في ذراع من الدرجة الثالثة مع القوة على زاوية تسمح بتحسين التحكم في حركة الحمل. يمكن أن يكون هذا مفيدًا في المواقف التي يحتاج فيها الحمل إلى تحريكها حول العقبات أو في مساحات ضيقة.
بشكل عام ، يمكن أن يوفر استخدام ذراع من الدرجة الثالثة مع القوة على الزاوية نطاقًا متزايدًا من الحركة والسرعة والدقة ، مع توفير ميزة ميكانيكية وتحسين التحكم في حركة الحمل.
