نحوه محاسبه اهرم کلاس 3 که در آن نیروی فشار یا کشش روی زاویه قرار دارد
ما قبلاً حدود 3 اهرم کلاس 3 را در مقاله دیگری نوشتیم و یک ماشین حساب آنلاین برای آنها ایجاد کرده ایم (لینک زیر).
مقاله و ماشین حساب اهرم کلاس 3
با این حال در این مقاله به شما کمک می کنیم تا درک کنید که در هنگام اعمال فشار یا کشش نیروی اعمال شده ، چه اتفاقی می افتد.
هنگامی که یک نیرو در زاویه ای به بازوی اهرم در یک اهرم کلاس دوم اعمال می شود ، می توان آن را به دو مؤلفه تقسیم کرد: یک جزء عمود و یک جزء موازی نسبت به بازوی اهرم. مؤلفه عمود نیرو مسئول ایجاد گشتاور است که بار را حرکت می دهد ، در حالی که مؤلفه موازی بازوی اهرم را به پهلو فشار می دهد.
برای محاسبه نیروی مورد نیاز برای جابجایی بار در یک اهرم کلاس سوم هنگامی که نیرو در یک زاویه اعمال می شود ، از مثلثات برای تعیین میزان مؤلفه عمود نیرو استفاده می شود.
چگونه نیروی مورد نیاز را محاسبه کنیم؟
برای محاسبه نیروی مورد نیاز برای اهرم طبقه سوم هنگامی که نیروی مورد نیاز فشار روی زاویه است ، می توانید از فرمول زیر استفاده کنید:
f = (w1 * l1) / (l2 * sin (theta) + l1 * sin (phi))
جایی که:
- f نیرویی است که برای جابجایی بار ، در نیوتون ها لازم است
- W1 وزن بار ، در نیوتن ها است
- L1 فاصله از fulcrum تا نیرو ، در متر است
- L2 فاصله ای از fulcrum تا بار ، در متر است
- تتا زاویه بین بازوی اهرم و نیرو ، در رادیان است
- PHI زاویه ای بین بازوی اهرم و بار در رادیان است
فرمول محاسبه نیروی مورد نیاز برای یک اهرم طبقه سوم هنگامی که نیرو مورد نیاز فشار بر روی زاویه است ، شبیه فرمول برای یک اهرم درجه یک است ، به جز اینکه یک اصطلاح اضافی برای به حساب کردن زاویه بین بازوی اهرم اضافه می شود. و بار
چه می شود اگر اهرم نیز روی زاویه باشد ، این امر چگونه بر محاسبه تأثیر می گذارد؟
اگر اهرم نیز در سیستم اهرم درجه یک در زاویه ای قرار داشته باشد ، محاسبه نیروی مورد نیاز برای جابجایی بار پیچیده تر می شود ، زیرا شامل چندین زاویه است.
به طور کلی ، اگر بازوی اهرم نیز روی زاویه باشد ، مؤلفه عمود بر نیروی اعمال شده بر بازوی اهرم تحت تأثیر زاویه بین بازوی اهرم و نیرو و همچنین زاویه بین بازوی اهرم و بار قرار می گیرد. بشر
برای محاسبه نیروی مورد نیاز برای جابجایی بار در سیستم اهرم درجه یک با نیرو و بازوی اهرم بر روی زاویه ، می توان از همان فرمول استفاده کرد:
f = (w1 * l1) / (l2 * sin (theta) + l1 * sin (phi))
با این حال ، زاویه های تتا و PHI باید تنظیم شوند تا زاویه بازوی اهرم را به خود اختصاص دهند.
اگر بازوی اهرم در یک سیستم اهرم درجه یک در زاویه 45 درجه باشدمحاسبه نیروی مورد نیاز برای جابجایی بار به زاویه بین بازوی اهرم ، نیرو و بار بستگی دارد.
با فرض اینکه زاویه بین نیرو و بازوی اهرم تتا باشد ، و زاویه بین بار و بازوی اهرم PHI است ، محاسبه نیروی مورد نیاز برای جابجایی بار در یک سیستم اهرم طبقه سوم با یک اهرم در یک بازوی اهرم زاویه 45 درجه را می توان به صورت:
f = (w1 * l1) / (l2 * sin (theta + 45) + l1 * sin (phi - 45))
در اینجا ، زاویه های تتا و فی با اضافه کردن یا کم کردن 45 درجه تنظیم می شوند تا زاویه 45 درجه بازوی اهرم را به خود اختصاص دهند.
برای محاسبه نیروی مورد نیاز برای جابجایی بار ، باید مقادیر L1 ، L2 ، W1 ، Theta و Phi را اندازه گیری یا محاسبه کنید و آنها را به فرمول وصل کنید تا برای F.
لطفاً توجه داشته باشید که این فقط یک نمونه است و محاسبه خاص برای یک وضعیت معین ممکن است بسته به زاویه ها و اندازه گیری های خاص موجود در سیستم اهرم متفاوت باشد.
یک برنامه معمولی برای یک اهرم کلاس 3 که در آن نیروی فشار بر روی زاویه قرار دارد چیست؟
یک برنامه معمولی برای یک اهرم درجه یک که در آن نیروی فشار بر روی زاویه قرار دارد ، یک بازوی انسانی است.
در بازوی انسان ، مفصل آرنج به عنوان کفپوش عمل می کند ، و عضله دوسر به استخوان ساعد (بار) وصل می شود و برای تولید نیروی بلند کردن روی آن می کشد. با این حال ، عضله دوسر در قسمت جلوی بازو قرار دارد ، در حالی که بار در قسمت پشتی بازو قرار دارد. این بدان معنی است که عضله دوسر با زاویه ای نیرویی را روی بازو اعمال می کند ، که یک سیستم اهرم درجه یک را ایجاد می کند.
هنگامی که عضله دوسر با هم منقبض می شود ، با زاویه ای نیرویی را بر روی استخوان ساعد اعمال می کند و باعث می شود ساعد به سمت بالا حرکت کند. مؤلفه عمود نیروی تولید شده توسط عضله دوسر ، گشتاور را فراهم می کند که استخوان ساعد را جابجا می کند ، در حالی که مؤلفه موازی نیرو به سادگی استخوان را به پهلو سوق می دهد.
با استفاده از یک سیستم اهرم درجه یک با نیروی فشار بر روی زاویه ، بازوی انسان قادر به جابجایی بارها با سرعت و دامنه حرکت بیشتر است ، اگرچه تجارت این است که نیروی بیشتری برای بلند کردن همان وزن در مقایسه با آن لازم است یک سیستم اهرم درجه دوم.
مزایای اهرم کلاس 3 که در آن نیروی فشار بر روی زاویه قرار دارد چیست؟
مزایای استفاده از اهرم درجه یک که در آن نیروی فشار بر روی زاویه قرار دارد شامل موارد زیر است:
- افزایش دامنه حرکت: با استفاده از یک اهرم کلاس سوم با نیروی فشار بر روی زاویه ، می توان دامنه حرکت و دقت حرکت را افزایش داد. این امر به این دلیل است که بازوی اهرم را می توان در زوایای مختلف قرار داد ، که امکان کنترل بیشتر در جهت نیرو و حرکت بار را فراهم می آورد.
- سرعت: اهرم درجه یک با نیروی فشار بر روی زاویه می تواند حرکات سریع بار را فراهم کند ، که می تواند در شرایطی که سرعت مهم باشد ، سودمند باشد. این امر به این دلیل است که نیروی مورد نیاز برای جابجایی بار می تواند با یک حرکت سریع و دقیق بازوی اهرم اعمال شود.
- مزیت مکانیکی: اگرچه اهرم های طبقه سوم با زاویه ای که در یک زاویه وجود دارد ، نیاز به نیروی بیشتری برای جابجایی بار در مقایسه با اهرم های درجه دوم دارند ، اما هنوز هم می توانند یک مزیت مکانیکی را فراهم کنند. بازوی اهرم را می توان در زوایای مختلف قرار داد ، که می تواند به افزایش گشتاور کمک کند و انتقال بار با نیروی کمتری را آسان تر کند.
- کنترل بهبود یافته: زاویه نیروی اعمال شده در یک اهرم طبقه سوم با نیرو روی زاویه امکان کنترل بهبودی بر حرکت بار را فراهم می کند. این می تواند در شرایطی باشد که بار نیاز به انتقال موانع یا در فضاهای تنگ باشد.
به طور کلی ، استفاده از یک اهرم درجه یک با نیرو روی زاویه می تواند دامنه حرکت ، سرعت و دقت بیشتری را فراهم کند ، در حالی که هنوز یک مزیت مکانیکی و کنترل بهبود بر روی حرکت بار را فراهم می کند.
