Как рассчитать рычаг 2-го класса, в котором толкающая или тянущая сила находится под углом
Если вы уже пробовали наш калькулятор рычагов 2-го класса и читали статью, которую мы пишем о том, как рассчитать силу, необходимую для рычага 2-го класса (ссылка ниже), вы заметите, что это применимо только в том случае, если приложенная сила оказывается перпендикулярной. к рычагу.
Рычаг 2-го класса и калькулятор
Когда сила прикладывается под углом к плечу рычага, ее можно разделить на две составляющие: одну перпендикулярную плечу рычага, а другую параллельную плечу рычага. Перпендикулярная составляющая силы будет способствовать созданию крутящего момента, который перемещает груз, тогда как параллельная составляющая просто будет толкать плечо рычага в сторону.
Чтобы рассчитать силу, необходимую для перемещения груза в рычаге второго рода при приложении силы под углом, нужно с помощью тригонометрии определить перпендикулярную составляющую силы.
Как рассчитать необходимую силу?
формула расчета силы, необходимой для подъема груза с помощью рычага второго рода с силой, приложенной под углом.
Формула:
F = (w1 * L2) / (L1 * sin(тета))
где:
- F — сила, необходимая для подъема груза, в ньютонах.
- w1 — вес груза, в ньютонах
- L1 — расстояние от точки опоры до груза, в метрах.
- L2 — расстояние от точки опоры до силы, в метрах.
- тета — угол между силой и горизонтальной плоскостью, в радианах.
Каково типичное применение рычага 2-го класса, когда толкающая сила находится под углом?
Типичное применение рычага второго рода, где толкающая сила находится под углом, — это тачка. В тачке груз (обычно грязь или другой тяжелый материал) помещается в ковш, расположенный на одном конце рычага (L1), и человек, толкающий тачку, оказывает усилие на ручки, расположенные на другой конец рычага (L2).
Угол между силой, приложенной человеком, и горизонтальной плоскостью обычно составляет не 90 градусов, а некоторый острый угол. Это означает, что сила, необходимая для подъема груза в ковше, меньше веса самого груза. Чем длиннее ручка (L2) и меньше угол приложения силы, тем меньшую силу нужно приложить человеку, чтобы поднять груз.
Используя рычаг второго рода с толкающей силой под углом, человек, толкающий тачку, может перемещать более тяжелый груз с меньшими усилиями, чем если бы он просто поднимал груз напрямую.
Каковы преимущества рычага 2-го класса, в котором толкающая сила находится под углом?
К преимуществам использования рычага второго рода, в котором толкающая сила находится под углом, относятся:
- Механическое преимущество: Рычаг второго класса обеспечивает механическое преимущество, позволяющее человеку поднимать более тяжелый груз с меньшим усилием. Поместив груз ближе к точке опоры и приложив силу дальше от точки опоры, человек может увеличить силу, которую он оказывает на рычаг. Это особенно полезно при подъеме тяжелых грузов или выполнении задач, требующих больших усилий.
- Контроль: размещая силу под углом к горизонтальной плоскости, человек может лучше контролировать движение груза. Угол силы позволяет человеку направлять силу в определенном направлении, что может быть полезно в ситуациях, когда груз необходимо перемещать вокруг препятствий или в ограниченном пространстве.
- Снижение нагрузки: Использование рычага второго класса с толкающей силой под углом может снизить нагрузку на тело человека. Используя рычаг, человек может поднять груз с меньшим усилием, что может снизить риск травмы или растяжения.
В целом, использование рычага второго класса с толкающей силой под углом может повысить эффективность, контроль и безопасность при подъеме тяжелых грузов или выполнении задач, требующих большого усилия.
