Hebel der 3. Klasse mit der Kraft auf einem Winkel

So berechnen Sie einen Hebel der 3. Klasse, in dem sich die Drücken- oder Ziehkraft in einem Winkel befindet

Wir haben zuvor über Hebel der 3. Klasse in einem anderen Artikel geschrieben und einen Online -Taschenrechner für sie erstellt (Link unten).

Hebelartikel und Taschenrechner der 3. Klasse

In diesem Artikel helfen wir Ihnen jedoch, zu verstehen, was mit den Kraftanforderungen passiert, wenn die aufgewendete Druck- oder Ziehkraft in einen Winkel platziert wird.

Wenn in einem Hebel der zweiten Klasse eine Kraft in einem Winkel zum Hebelarm angewendet wird, kann sie in zwei Komponenten aufgeteilt werden: eine senkrechte Komponente und eine parallele Komponente im Verhältnis zum Hebelarm. Die senkrechte Komponente der Kraft ist dafür verantwortlich, das Drehmoment zu erzeugen, das die Last bewegt, während die parallele Komponente den Hebelarm seitwärts drückt.

Um die Kraft zu berechnen, die erforderlich ist, um die Last in einem Hebel der dritten Klasse zu bewegen, wenn die Kraft in einem Winkel angewendet wird, wird die Trigonometrie verwendet, um die Größe der senkrechten Komponente der Kraft zu bestimmen.

Wie berechnet man die erforderliche Kraft?

Um die für einen Hebel der dritte Klasse erforderliche Kraft zu berechnen, wenn die erforderliche Kraft einen Winkel drückt, können Sie die folgende Formel verwenden:

F = (W1 * l1) / (l2 * sin (theta) + l1 * sin (phi))

Wo:

• F ist die Kraft, die erforderlich ist, um die Last in Newtons zu bewegen
• W1 ist das Gewicht der Last in Newtons
• L1 ist der Abstand vom Drehpunkt zur Kraft in Metern
• L2 ist der Abstand vom Drehpunkt zur Last in Metern
• Theta ist der Winkel zwischen dem Hebelarm und der Kraft in Radiern
• Phi ist der Winkel zwischen dem Hebelarm und der Last in Radiern

Die Formel zur Berechnung der für einen Hebel der dritten Klasse erforderlichen Kraft, wenn die erforderliche Kraft auf einen Winkel drückt, ähnelt der Formel für einen Hebel der zweiten Klasse, mit der Ausnahme und die Ladung.

Was ist, wenn sich der Hebel auch in einem Winkel befindet, wie wirkt sich dies auf die Berechnung aus?

Wenn sich der Hebel auch im Hebelsystem der dritten Klasse in einem Winkel befindet, wird die Berechnung der für die Verschiebung der Last erforderlichen Kraft komplexer, da er mehrere Winkel beinhaltet.

Wenn sich der Hebelarm auch in einem Winkel befindet .

Um die Kraft zu berechnen, die erforderlich ist, um die Last in einem Hebelsystem der dritten Klasse mit der Kraft und dem Hebelarm in einem Winkel zu bewegen, kann dieselbe Formel verwendet werden:

F = (W1 * l1) / (l2 * sin (theta) + l1 * sin (phi))

Die Winkel, die Theta und Phi, müssen jedoch angepasst werden, um den Winkel des Hebelarms zu berücksichtigen.

Wenn der Hebelarm in einem Hebelsystem der dritten Klasse in einem Winkel von 45 Grad liegtDie Berechnung der Kraft, die erforderlich ist, um die Last zu bewegen, hängt von den Winkeln zwischen dem Hebelarm, der Kraft und der Last ab.

Angenommen, der Winkel zwischen der Kraft und dem Hebelarm ist Theta, und der Winkel zwischen der Last und dem Hebelarm ist der PHI, die Berechnung für die Kraft, die erforderlich ist, um die Last in einem Hebelsystem der dritten Klasse mit einem Hebelarm bei a zu bewegen Der 45-Grad-Winkel kann geschrieben werden als:

F = (W1 * l1) / (l2 * sin (theta + 45) + l1 * sin (phi - 45))

Hier werden die Winkel Theta und PHI durch Hinzufügen oder Subtrahieren von 45 Grad angepasst, um den 45-Grad-Winkel des Hebelarms zu berücksichtigen.

Um die für die Verschiebung der Last erforderliche Kraft zu berechnen, müssten Sie die Werte für L1, L2, W1, Theta und PHI messen oder berechnen und sie in die Formel anschließen, um für F zu lösen.

Bitte beachten Sie, dass dies nur ein Beispiel ist, und die spezifische Berechnung für eine bestimmte Situation kann je nach den spezifischen Winkeln und Messungen, die am Hebelsystem beteiligt sind, variieren.

Was wäre eine typische Anwendung für einen Hebel der 3. Klasse, in dem sich die Druckkraft in einem Winkel befindet?

Eine typische Anwendung für einen Hebel der dritten Klasse, bei dem sich die Druckkraft in einem Winkel befindet, ist ein menschlicher Arm.

Im menschlichen Arm fungiert das Ellbogengelenk als Drehpunkt, und der Bizepsmuskel hält sich am Unterarmknochen (Last) an und zieht sich daran, um eine Hubkraft zu erzeugen. Der Bizepsmuskel befindet sich jedoch auf der Vorderseite des Arms, während sich die Ladung auf der Rückseite des Arms befindet. Dies bedeutet, dass der Bizepsmuskel in einem Winkel eine Kraft auf den Arm ausübt, der ein Hebelsystem der dritten Klasse erzeugt.

Wenn sich der Bizeps -Muskel zusammenzieht, übt er in einem Winkel eine Kraft auf den Unterarmknochen aus, wodurch sich der Unterarm nach oben bewegt. Die senkrechte Komponente der vom Bizepsmuskel erzeugten Kraft liefert das Drehmoment, das den Unterarmknochen bewegt, während die parallele Komponente der Kraft einfach den Knochen seitlich drückt.

Durch die Verwendung eines Hebelsystems der dritten Klasse mit der Druckkraft auf einen Winkel kann der menschliche Arm Lasten mit mehr Geschwindigkeit und Bewegungsbereich bewegen, obwohl der Kompromiss darin besteht, dass mehr Kraft im Vergleich zu dem gleichen Gewicht erforderlich ist Ein Hebelsystem zweiter Klasse.

Was sind die Vorteile für einen Hebel der 3. Klasse, in dem sich die Druckkraft in einem Winkel befindet?

Zu den Vorteilen, einen Hebel der dritten Klasse zu verwenden, bei dem die Druckkraft in einem Winkel liegt, gehören:

1. Erhöhter Bewegungsbereich: Durch die Verwendung eines Hebels der dritten Klasse mit der Druckkraft auf einen Winkel ist es möglich, den Bewegungsbereich und die Präzision der Bewegung zu erhöhen. Dies liegt daran, dass der Hebelarm in verschiedenen Winkeln positioniert werden kann, was mehr Kontrolle über die Richtung der Kraft und die Bewegung der Last ermöglicht.
2. Geschwindigkeit: Der Hebel der dritten Klasse mit der Druckkraft auf einen Winkel kann schnelle Bewegungen der Last ermöglichen, was in Situationen, in denen die Geschwindigkeit wichtig ist, von Vorteil sein kann. Dies liegt daran, dass die für das Bewegen der Last erforderliche Kraft mit einer schnellen und präzisen Bewegung des Hebelarms angewendet werden kann.
3. Mechanischer Vorteil: Obwohl Hebel der dritten Klasse mit der Kraft auf einem Winkel mehr Kraft erfordern, um eine Last im Vergleich zu Hebeln der zweiten Klasse zu bewegen, können sie dennoch einen mechanischen Vorteil bieten. Der Hebelarm kann in verschiedenen Winkeln positioniert werden, was dazu beitragen kann, das Drehmoment zu erhöhen und die Last mit weniger Kraft zu bewegen.
4. Verbesserte Kontrolle: Der in einem Hebel der dritte Klasse aufgetragene Kraftwinkel mit der Kraft auf einem Winkel ermöglicht eine verbesserte Kontrolle über die Bewegung der Last. Dies kann in Situationen nützlich sein, in denen die Last um Hindernisse oder in engen Räumen bewegt werden muss.

Insgesamt kann die Verwendung eines Hebels der dritten Klasse mit der Kraft auf einem Winkel einen erhöhten Bewegungsbereich, Geschwindigkeit und Präzision bieten und gleichzeitig einen mechanischen Vorteil und eine verbesserte Kontrolle über die Bewegung der Last bieten.