Hoe u een 3e klassenhendel berekent waar de duw- of trekkracht in een hoek staat
We hebben eerder over 3e klas hendels geschreven in een ander artikel en een online calculator voor hen gemaakt (link hieronder).
3e klas hendel artikel en rekenmachine
In dit artikel helpen we u echter te begrijpen wat er gebeurt met de krachtvereisten wanneer de duw- of trekkracht wordt toegepast, in een hoek wordt geplaatst.
Wanneer een kracht onder een hoek op de hendelarm in een tweede klas hendel wordt uitgeoefend, kan deze worden opgesplitst in twee componenten: een loodrechte component en een parallelle component ten opzichte van de hendelarm. De loodrechte component van de kracht is verantwoordelijk voor het creëren van het koppel dat de belasting beweegt, terwijl de parallelle component de hendelarm opzij zal duwen.
Om de kracht te berekenen die nodig is om de belasting in een derde klasse hendel te verplaatsen wanneer de kracht onder een hoek wordt uitgeoefend, wordt trigonometrie gebruikt om de grootte van de loodrechte component van de kracht te bepalen.
Hoe de vereiste kracht berekenen?
Om de vereiste kracht te berekenen voor een derde klas hendel wanneer de vereiste kracht onder een hoek duwt, kunt u de volgende formule gebruiken:
F = (w1 * l1) / (l2 * sin (theta) + l1 * sin (phi))
waar:
- F is de kracht die nodig is om de belasting te verplaatsen, in newton
- W1 is het gewicht van de lading, in Newton
- L1 is de afstand van het steunpunt tot de kracht, in meters
- L2 is de afstand van het steunpunt tot de belasting, in meters
- Theta is de hoek tussen de hendelarm en de kracht, in radialen
- Phi is de hoek tussen de hendelarm en de belasting, in radialen
De formule voor het berekenen van de vereiste kracht voor een derde klas hendel wanneer de vereiste kracht op een hoek duwt, is vergelijkbaar met de formule voor een tweede klas hendel, behalve dat een extra term wordt toegevoegd om de hoek tussen de hendelarm te verklaren en de lading.
Wat als de hendel ook onder een hoek staat, hoe beïnvloedt dit de berekening?
Als de hendel zich ook onder een hoek in het derde klasse hendelsysteem bevindt, wordt de berekening voor de kracht die nodig is om de belasting te verplaatsen complexer worden, omdat deze meerdere hoeken omvat.
In het algemeen, als de hendelarm zich ook onder een hoek bevindt, zal de loodrechte component van de kracht die op de hendelarm wordt uitgeoefend, worden beïnvloed door de hoek tussen de hendelarm en de kracht, evenals de hoek tussen de hendelarm en de belasting .
Om de kracht te berekenen die nodig is om de belasting te verplaatsen in een derde-klasse hendelsysteem met zowel de kracht als de hendelarm op een hoek, kan dezelfde formule worden gebruikt:
F = (w1 * l1) / (l2 * sin (theta) + l1 * sin (phi))
De hoeken die Theta en PHI moeten worden aangepast om rekening te houden met de hoek van de hendelarm.
Als de hendelarm in een derde klas hendelsysteem zich in een hoek van 45 graden bevindt, de berekening voor de kracht die nodig is om de belasting te verplaatsen, hangt af van de hoeken tussen de hendelarm, de kracht en de belasting.
Ervan uitgaande dat de hoek tussen de kracht en de hendelarm theta is, en de hoek tussen de belasting en de hendelarm PHI is, is de berekening voor de kracht die nodig is om de belasting te verplaatsen in een derde klasse hendelsysteem met een hendelarm op een Hoek van 45 graden kan worden geschreven als:
F = (w1 * l1) / (l2 * sin (theta + 45) + l1 * sin (phi - 45))
Hier worden de hoeken die Theta en PHI aangepast door 45 graden toe te voegen of af te trekken om rekening te houden met de hoek van 45 graden van de hendelarm.
Om de kracht te berekenen die nodig is om de belasting te verplaatsen, zou u de waarden voor L1, L2, W1, Theta en PHI moeten meten of berekenen en deze in de formule aansluiten om op te lossen voor F.
Houd er rekening mee dat dit slechts een voorbeeld is en dat de specifieke berekening voor een bepaalde situatie kan variëren, afhankelijk van de specifieke hoeken en metingen die betrokken zijn bij het hefboomsysteem.
Wat zou een typische toepassing zijn voor een 3e klassenhendel waar de duwkracht in een hoek staat?
Een typische toepassing voor een derde klas hendel waar de duwkracht zich onder een hoek bevindt, is een menselijke arm.
In de menselijke arm fungeert het ellebooggewricht als het steunpunt en de biceps -spier hecht zich aan het onderarmbot (belasting) en trekt erop om een hefkracht te genereren. De biceps -spier bevindt zich echter aan de voorkant van de arm, terwijl de lading zich aan de achterkant van de arm bevindt. Dit betekent dat de biceps-spier een kracht uitoefent op de arm onder een hoek, die een derde-klas hendelsysteem creëert.
Wanneer de biceps -spiercontracten samentrekken, oefent het een kracht uit op het onderarmbot onder een hoek, waardoor de onderarm omhoog gaat. De loodrechte component van de kracht die wordt gegenereerd door de biceps -spier zorgt voor het koppel dat het onderarmbot beweegt, terwijl de parallelle component van de kracht eenvoudigweg het bot zijwaarts duwt.
Door een derde-klas hendelsysteem te gebruiken met de duwkracht in een hoek, kan de menselijke arm belastingen verplaatsen met meer snelheid en bewegingsbereik, hoewel de afweging is dat meer kracht nodig is om hetzelfde gewicht te verhogen in vergelijking met een tweederang hendelsysteem.
Wat zijn de voordelen voor een 3e klassenhendel waar de duwkracht in een hoek staat?
De voordelen van het gebruik van een derde klas hendel waarbij de duwkracht zich onder een hoek bevindt, zijn onder meer:
- Verhoogd bewegingsbereik: door een derde klas hendel te gebruiken met de duwkracht in een hoek, is het mogelijk om het bewegingsbereik en de precisie van beweging te vergroten. Dit komt omdat de hendelarm onder verschillende hoeken kan worden geplaatst, wat meer controle over de richting van de kracht en de beweging van de belasting mogelijk maakt.
- Snelheid: de derde klasse hendel met de duwkracht op een hoek kan snelle bewegingen van de belasting mogelijk maken, die gunstig kunnen zijn in situaties waarin snelheid belangrijk is. Dit komt omdat de kracht die nodig is om de belasting te verplaatsen kan worden uitgeoefend met een snelle en precieze beweging van de hendelarm.
- Mechanisch voordeel: hoewel de hefbomen van de derde klas met de kracht onder een hoek meer kracht vereisen om een belasting te verplaatsen in vergelijking met tweedeklashendels, kunnen ze nog steeds een mechanisch voordeel bieden. De hendelarm kan op verschillende hoeken worden geplaatst, wat kan helpen om het koppel te vergroten en het gemakkelijker te maken om de belasting met minder kracht te verplaatsen.
- Verbeterde controle: de hoek van de kracht uitgeoefend in een derde klasse hendel met de kracht op een hoek zorgt voor een verbeterde controle over de beweging van de belasting. Dit kan nuttig zijn in situaties waarin de belasting rond obstakels of in krappe ruimtes moet worden verplaatst.
Over het algemeen kan het gebruik van een derde klas hendel met de kracht op een hoek een verhoogd bewegingsbereik, snelheid en precisie bieden, terwijl het nog steeds een mechanisch voordeel en verbeterde controle over de beweging van de belasting biedt.
