Cara menghitung tuas kelas 3 di mana gaya dorong atau penarik berada pada sudut
Kami sebelumnya telah menulis tentang tuas kelas ke -3 di artikel lain, dan membuat kalkulator online untuk mereka, (tautan di bawah).
Artikel dan kalkulator tuas kelas 3
Namun dalam artikel ini kami membantu Anda memahami apa yang terjadi pada persyaratan kekuatan ketika gaya mendorong atau menarik diterapkan, ditempatkan pada sudut.
Ketika suatu gaya diterapkan pada sudut ke lengan tuas dalam tuas kelas dua, itu dapat dibagi menjadi dua komponen: komponen tegak lurus dan komponen paralel relatif terhadap lengan tuas. Komponen tegak lurus dari gaya bertanggung jawab untuk menciptakan torsi yang menggerakkan beban, sedangkan komponen paralel akan mendorong lengan tuas ke samping.
Untuk menghitung gaya yang diperlukan untuk memindahkan beban dalam tuas kelas tiga ketika gaya diterapkan pada sudut, trigonometri digunakan untuk menentukan besarnya komponen tegak lurus gaya.
Bagaimana cara menghitung kekuatan yang dibutuhkan?
Untuk menghitung gaya yang dibutuhkan untuk tuas kelas tiga ketika gaya yang dibutuhkan mendorong pada sudut, Anda dapat menggunakan rumus berikut:
F = (w1 * l1) / (l2 * sin (theta) + l1 * sin (phi))
Di mana:
- F adalah kekuatan yang diperlukan untuk memindahkan beban, di Newton
- W1 adalah berat beban, di Newton
- L1 adalah jarak dari titik tumpu ke gaya, dalam meter
- L2 adalah jarak dari titik tumpu ke beban, dalam meter
- theta adalah sudut antara lengan tuas dan kekuatan, dalam radian
- Phi adalah sudut antara lengan tuas dan beban, dalam radian
Rumus untuk menghitung gaya yang dibutuhkan untuk tuas kelas tiga ketika gaya yang diperlukan mendorong pada sudut mirip dengan rumus untuk tuas kelas dua, kecuali bahwa istilah tambahan ditambahkan untuk memperhitungkan sudut antara lengan tuas dan bebannya.
Bagaimana jika tuas juga pada sudut, bagaimana hal ini mempengaruhi perhitungan?
Jika tuas juga pada sudut dalam sistem tuas kelas tiga, perhitungan untuk gaya yang diperlukan untuk memindahkan beban akan menjadi lebih kompleks, karena akan melibatkan banyak sudut.
Secara umum, jika lengan tuas juga pada sudut, komponen tegak lurus dari gaya yang diterapkan pada lengan tuas akan dipengaruhi oleh sudut antara lengan tuas dan gaya, serta sudut antara lengan tuas dan beban .
Untuk menghitung gaya yang diperlukan untuk memindahkan beban dalam sistem tuas kelas tiga dengan gaya dan lengan tuas pada sudut, formula yang sama dapat digunakan:
F = (w1 * l1) / (l2 * sin (theta) + l1 * sin (phi))
Namun, sudut theta dan phi perlu disesuaikan untuk memperhitungkan sudut lengan tuas.
Jika lengan tuas dalam sistem tuas kelas tiga berada pada sudut 45 derajat, perhitungan untuk gaya yang diperlukan untuk memindahkan beban akan tergantung pada sudut antara lengan tuas, gaya, dan beban.
Dengan asumsi bahwa sudut antara gaya dan lengan tuas adalah theta, dan sudut antara beban dan lengan tuas adalah phi, perhitungan untuk gaya yang diperlukan untuk memindahkan beban dalam sistem tuas kelas tiga dengan lengan tuas di a Sudut 45 derajat dapat ditulis sebagai:
F = (w1 * l1) / (l2 * sin (theta + 45) + l1 * sin (phi - 45)))
Di sini, sudut theta dan phi disesuaikan dengan menambahkan atau mengurangi 45 derajat untuk memperhitungkan sudut 45 derajat lengan tuas.
Untuk menghitung gaya yang diperlukan untuk memindahkan beban, Anda perlu mengukur atau menghitung nilai untuk L1, L2, W1, Theta, dan PHI, dan pasang ke dalam rumus untuk menyelesaikan untuk F.
Harap dicatat bahwa ini hanyalah sebuah contoh, dan perhitungan spesifik untuk situasi yang diberikan dapat bervariasi tergantung pada sudut dan pengukuran spesifik yang terlibat dalam sistem tuas.
Apa yang akan menjadi aplikasi khas untuk tuas kelas ke -3 di mana gaya mendorong pada sudut?
Aplikasi khas untuk tuas kelas tiga di mana gaya dorong berada pada sudut adalah lengan manusia.
Di lengan manusia, sendi siku bertindak sebagai titik tumpu, dan otot bisep menempel pada tulang lengan (beban) dan menariknya untuk menghasilkan gaya pengangkatan. Namun, otot biseps terletak di sisi depan lengan, sedangkan beban terletak di sisi belakang lengan. Ini berarti bahwa otot bisep mengerahkan kekuatan pada lengan pada sudut, yang menciptakan sistem tuas kelas tiga.
Ketika otot bisep berkontraksi, ia mengerahkan kekuatan pada tulang lengan pada sudut, menyebabkan lengan bawah bergerak ke atas. Komponen tegak lurus dari gaya yang dihasilkan oleh otot biseps memberikan torsi yang menggerakkan tulang lengan bawah, sedangkan komponen paralel gaya hanya mendorong tulang ke samping.
Dengan menggunakan sistem tuas kelas tiga dengan gaya mendorong pada sudut, lengan manusia mampu memindahkan beban dengan lebih banyak kecepatan dan rentang gerak, meskipun trade-off adalah bahwa lebih banyak kekuatan diperlukan untuk mengangkat bobot yang sama dibandingkan dengan sistem tuas kelas dua.
Apa keuntungan untuk tuas kelas 3 di mana gaya dorong pada sudut?
Keuntungan menggunakan tuas kelas tiga di mana gaya mendorong pada sudut termasuk:
- Peningkatan rentang gerak: Dengan menggunakan tuas kelas tiga dengan gaya dorong pada sudut, dimungkinkan untuk meningkatkan rentang gerak dan ketepatan gerakan. Ini karena lengan tuas dapat diposisikan pada sudut yang berbeda, yang memungkinkan kontrol lebih besar atas arah gaya dan pergerakan beban.
- Kecepatan: Tuas kelas tiga dengan gaya dorong pada sudut dapat memungkinkan pergerakan beban yang cepat, yang dapat bermanfaat dalam situasi di mana kecepatan penting. Ini karena kekuatan yang diperlukan untuk memindahkan beban dapat diterapkan dengan gerakan lengan tuas yang cepat dan tepat.
- Keuntungan mekanis: Meskipun tuas kelas tiga dengan gaya pada sudut membutuhkan lebih banyak kekuatan untuk memindahkan beban dibandingkan dengan tuas kelas dua, mereka masih dapat memberikan keuntungan mekanis. Lengan tuas dapat diposisikan pada sudut yang berbeda, yang dapat membantu meningkatkan torsi dan membuatnya lebih mudah untuk memindahkan beban dengan kekuatan yang lebih sedikit.
- Kontrol yang ditingkatkan: Sudut gaya yang diterapkan dalam tuas kelas tiga dengan gaya pada sudut memungkinkan untuk kontrol yang lebih baik atas pergerakan beban. Ini dapat berguna dalam situasi di mana beban perlu dipindahkan di sekitar rintangan atau di ruang yang sempit.
Secara keseluruhan, menggunakan tuas kelas tiga dengan gaya pada sudut dapat memberikan peningkatan rentang gerak, kecepatan, dan presisi, sambil tetap memberikan keunggulan mekanis dan meningkatkan kontrol atas pergerakan beban.
