如何计算推力或拉力在角度上的第三级杠杆
我们以前在另一篇文章中写过第三类杠杆，并为它们创建了一个在线计算器 ( 如下链接 ) 。
但是，在本文中，我们帮助您了解在施加推力或拉力时对力要求的情况，并将其放置在一个角度上。
当一个力在一个二级杠杆中与杠杆臂的角度施加时，它可以分成两个部件 : 一个垂直部件和一个相对于杠杆臂的平行部件。 力的垂直分量负责产生运动载荷的扭矩，而平行部件则将杠杆臂侧向推动。
为了计算在角度上施加力时在第三级杆中移动载荷所需的力，三角测量用于确定力的垂直分量的大小。
如何计算所需的武力 ?
要计算第三级杠杆所需的力，当所需的力在推动角度时，您可以使用以下公式:
F = (w1 * L1) / (L2 * sin(θ) + L1 * sin(phi))
其中 :
- F 是移动负载所需的力 ( 牛顿 )
- w1 是载重的重量，在牛顿
- L1 是从支点到力的距离，以米计
- L2 是从支点到负载的距离，以米计
- θ 是杠杆臂与力之间的角度，以弧度表示
- phi 是杠杆臂与负载之间的角度，以弧度表示
计算第三级杠杆所需的力时所需的力的公式与二级杠杆的公式相似，只是增加了一个术语，以说明杠杆臂与负载之间的角度。
如果杠杆也在一个角度上，这会如何影响计算 ?
如果杠杆也在第三级杠杆系统中的角度，那么移动负载所需的力的计算将变得更加复杂，因为它将涉及多个角度。
一般来说，如果杠杆臂也在一个角度上，那么施加到杠杆臂的力的垂直分量会受到杠杆臂和力之间的角度的影响，以及杠杆臂与负载之间的角度。
要计算在第三级杠杆系统中以角度的力和杠杆臂移动负载所需的力，可以使用相同的公式 :
F = (w1 * L1) / (L2 * sin(θ) + L1 * sin(phi))
但是，角度 θ 和 φ 将需要调整以考虑杠杆臂的角度。
如果三级杠杆系统中的杠杆臂处于 45 度角，移动负载所需的力的计算取决于杠杆臂，力和负载之间的角度。
假设力与杠杆臂之间的角度为 θ，而载荷与杠杆臂之间的角度为 φ，则在第三级杠杆系统中以 45 度角移动载荷所需的力的计算可以写成 :
F = (w1 * L1) / (L2 * sin(θ + 45) + L1 * sin(phi - 45))
在这里，通过加或减 45 度来调整角度 θ 和 φ ，以考虑杠杆臂的 45 度角。
要计算移动负载所需的力，您需要测量或计算 L1， L2， w1， θ和 phi 的值，并将它们插入公式以求解 F 。
请注意，这只是一个示例，给定情境的特定计算可能因杠杆系统中涉及的特定角度和度量而异。
对于推力为角度的第三级杠杆，典型的应用是什么 ?
推力在角度的第三级杠杆的典型应用是人臂。
在人的手臂中，肘关节作为支点，双头肌附着在前臂骨 (载荷) 上并拉动它以产生升力。 然而，双头肌位于手臂的前侧，而载荷则位于手臂的后侧。 这意味着双头肌的肌肉在手臂上以一个角度施加力量，这就形成了三级杠杆系统。
当双头肌肌肉收缩时，它以一个角度对前臂骨施加力，使前臂向上运动。 双头肌产生的力的垂直分量提供运动前臂骨的扭矩，而力的平行分量则简单地推动骨侧道。
通过使用具有角度推动力的第三级杠杆系统，人体臂能够以更速度和运动范围移动负载，尽管权衡的是，与二级杠杆系统相比，需要更多的力来提升相同的重量。
推力在一个角度的第三级杠杆有什么好处呢 ?
使用推动力在角度上的第三级杠杆的优点包括:
- 增加运动范围 : 通过在角度上使用带推力的第三级杠杆，可以增加运动范围和运动精度。 这是因为可以将杠杆臂定位在不同的角度，这允许更多地控制力的方向和负载的运动。
- 速度: 用一个角度推动的第三级杠杆可以允许负载的快速移动，这在速度很重要的情况下是有益的。 这是因为移动负载所需的力可随杠杆臂的快速而精确的运动而应用。
- 机械优势: 虽然在角度上具有力的三级杠杆需要比二级杠杆更大的力来移动负载，但它们仍然可以提供机械优势。 杠杆臂可以在不同的角度定位，这有助于增加扭矩并使其更容易以更少的力移动负载。
- 改进的控制 : 用在角度上的力在第三级杆中施加的力的角度允许改进对载荷运动的控制。 这在负载需要在障碍物周围或在紧的空间中移动时非常有用。
总体而言，使用带角度力的第三级杠杆可以提供增加的运动范围，速度和精度，同时仍提供机械优势并改进对负载运动的控制。
