Faktor-faktor apa yang mempengaruhi kelebihan mekanikal tuas?

Jawapan:

Jika pada satu hujung tuas kelas 1 dalam daya keseimbangan # F # digunakan pada jarak jauh # a # dari titik tumpuan dan kuasa lain # f # digunakan pada hujung tuas pada jarak jauh # b # dari titik tumpuan, kemudian

# F / f = b / a #

Penjelasan:

Pertimbangkan tuas kelas 1 yang terdiri daripada rod tegar yang boleh berputar di sekeliling a titik tumpuan. Apabila satu hujung batang naik, yang lain akan turun.

Tuas ini boleh digunakan untuk mengangkat objek berat dengan ketara lebih lemah daripada daya beratnya. Ia semua bergantung kepada panjang titik penggunaan kuasa dari titik tumpuan daripada tuil.

Anggapkan bahawa beban berat diposisikan pada panjangnya # a # daripada titik tumpuan, daya yang ditolaknya pada batang adalah # F #.

Di seberang batang pada jarak jauh # b # daripada titik tumpuan kami menggunakan kuasa # f # turun sedemikian rupa sehingga dua tuil berada dalam keseimbangan.

Fakta bahawa tuil dalam keseimbangan bermakna kerja yang dilakukan oleh pasukan # F # dan # f # apabila tuil ditolak di kedua-dua sisi dengan jarak yang kecil # d # mesti sama - apa sahaja kerja kita, dengan menggunakan kekerasan # f #, lakukan untuk menundukkan ujung tuas kami di jauh # b # daripada titik tumpuan harus sama dengan kerja untuk mengangkat objek berat pada jarak jauh # a # pada hujung tuas yang lain.

Ketegaran rod yang berfungsi sebagai tuas bermakna bahawa sudut tuil bertukar menjadi a titik tumpuan adalah sama di kedua-dua hujung tuas.

Anggapkan bahawa tuil bertukar sudut kecil # phi # sekitar a titik tumpuan sedikit mengangkat berat berat. Kemudian berat berat ini yang menggalakkan daya # F # pada satu hujung batang pada jarak jauh # a # dari titik tumpuan telah diangkat oleh # a * sin (phi) # ketinggian. Kerja yang dilakukan mestilah

# W = F * a * sin (phi) #

Di hujung batang, jarak jauh # b # daripada titik tumpuan, berkuatkuasa # f # menolak tuil # b * sin (phi) #. Kerja yang dilakukan bersamaan dengan

# W = f * b * sin (phi) #

Kedua-dua kerja mesti sama, jadi

# F * a * sin (phi) = f * b * sin (phi) #

atau

# F / f = b / a #

Dari formula terakhir kita memperoleh bahawa kelebihan menggunakan tuas bergantung pada nisbah antara jarak tuas berakhir ' titik tumpuan. Semakin nisbahnya - kelebihan yang kita ada dan lebih banyak berat yang kita dapat angkat.