Polea de palanca
Los cinco elementos del apalancamiento suelen denominarse palancas, que son varillas duras que giran en un punto fijo bajo la acción de una fuerza. Cinco elementos: potencia, resistencia, brazo de potencia, brazo de resistencia y fulcro Fulcro: el punto fijo de la palanca, generalmente representado por O. Potencia: la fuerza que impulsa la rotación de la palanca, representada por F1. La distancia vertical desde el punto de apoyo hasta la línea de acción eléctrica se llama brazo de potencia, representado por L1. Resistencia: la fuerza que impide el giro de la palanca, representada por F2. La distancia vertical desde el punto de apoyo hasta la línea de resistencia se llama brazo de resistencia, representado por L2. Resistencia: Un tren que circula por un tramo recto de vía está sujeto a la tracción de la locomotora y a la resistencia del aire y de los carriles. La fuerza de tracción y la fuerza de resistencia están en direcciones opuestas. La fuerza de tracción aumenta la velocidad del tren, mientras que la fuerza de resistencia disminuye la velocidad del tren. Si la fuerza de tracción y la fuerza de resistencia se equilibran entre sí, sus efectos sobre el tren se cancelarán entre sí y el tren mantendrá un movimiento lineal uniforme o en reposo [1]. Cuando un objeto se mueve en un líquido, el objeto en movimiento recibe una fuerza del fluido, lo que reduce su velocidad. Esta fuerza también es resistencia. Por ejemplo, al remar en un bote, la fuerza entre el remo y el agua que dificulta el movimiento hacia atrás del remo es la resistencia. Otro ejemplo es que un objeto que se mueve en el aire encuentra resistencia debido a la fricción con el aire. La resistencia no es lo mismo que la fricción porque la fricción a veces puede ser una fuerza de movimiento (por ejemplo, una cinta transportadora que entrega mercancías). Diversas fuerzas que hacen que la maquinaria realice trabajo, como el agua, el viento, la electricidad, el calor y la energía atómica. Brazo de resistencia y brazo de potencia La distancia entre la línea de acción de la resistencia y el fulcro se llama brazo de resistencia y su símbolo es L2. Divide un trozo de madera con el punto de apoyo como centro, luego la posición desde donde ejerces fuerza hasta el punto de apoyo es el brazo de potencia y la otra mitad es el brazo de resistencia. La distancia desde el fulcro hasta la línea de acción de la fuerza se denomina "brazo de fuerza" y la distancia L2 desde el fulcro hasta la línea de acción de la resistencia se denomina "brazo de resistencia". Es incorrecto considerar la gran distancia de la varilla desde el punto de resistencia hasta el fulcro como el brazo de resistencia, lo cual se debe a una comprensión poco clara del concepto de brazo de resistencia. La condición de equilibrio de la palanca: potencia Un palo duro se llama palanca. En la vida, la palanca puede hacerse recta o curvada según las necesidades, pero debe ser una varilla dura. Arquímedes[1] propuso por primera vez el principio de la palanca en su libro "Sobre el equilibrio de las figuras planas". Primero consideró algunos conocimientos empíricos en la aplicación práctica de palancas como "axiomas evidentes" y luego, basándose en estos axiomas, utilizó la geometría para derivar el principio de la palanca mediante una argumentación lógica rigurosa. Estos axiomas son: (1) Cuelga pesos iguales en ambos extremos de una varilla ingrávida a distancias iguales del fulcro, y se equilibrarán; (2) Cuelga ambos extremos de una varilla ingrávida a distancias iguales del fulcro si no son iguales. pesas, el extremo más pesado se inclinará hacia abajo (3) Si se cuelgan pesas iguales en ambos extremos de una varilla ingrávida a distancias desiguales del punto de apoyo, el otro extremo se inclinará hacia abajo (4) El efecto de un objeto pesado Esto puede ser; reemplazado por la acción de varios pesos uniformemente distribuidos, siempre que la posición del centro de gravedad permanezca sin cambios. Por el contrario, varios pesos distribuidos uniformemente pueden sustituirse por un peso suspendido en su centro de gravedad, el centro de gravedad de la figura se distribuye de forma similar... Es a partir de estos axiomas que sobre la base del "centro"; "Teoría de la gravedad", Arquímedes también descubrió el principio de la palanca, es decir, "Cuando dos objetos pesados están en equilibrio, su distancia desde el punto de apoyo es inversamente proporcional a su peso". La investigación de Arquímedes sobre las palancas no sólo se quedó en la teoría, sino que también se basó Sobre este principio hizo una serie de inventos. Se dice que una vez utilizó palancas y poleas para botar con éxito un barco de mástil estacionado en la playa. En la batalla para defender Siracusa de la armada romana, Arquímedes usó el principio de palanca para crear hondas largas y cortas, y lo usó para disparar varios misiles y rocas para atacar al enemigo. Una vez bloqueó a los romanos en Siracusa. Duró 3 años. fuera de la ciudad antigua. También cabe mencionar aquí que existen registros de apalancamiento en las primeras etapas de la historia de nuestro país. Los mohistas del período de los Reinos Combatientes resumieron una vez las leyes en esta área, y hay dos artículos que registran específicamente el principio de apalancamiento en el "Mo Jing". Estos dos artículos hablan exhaustivamente sobre el equilibrio del apalancamiento. Los hay de brazos iguales y de brazos desiguales, los hay que cambian el peso de los dos extremos para desviarlo, y también los hay que cambian la longitud de los dos brazos para desviarlo.
Estos registros también son muy valiosos en la historia de la física mundial. Edite este párrafo La definición de palanca Una palanca es una máquina simple. Una varilla dura que puede girar alrededor de un punto fijo bajo la acción de una fuerza es una palanca. La palanca no tiene que ser recta, también puede ser curva, pero hay que asegurarse de que la palanca del libro de física sea una varilla dura. . Los balancines, tijeras, llaves inglesas, palancas, etc. son todas palancas. La polea es una palanca deformada, la polea fija es una palanca de brazos iguales y la polea móvil es una palanca cuyo brazo de potencia es el doble del brazo de resistencia. Edite este párrafo Propiedades de las palancas El punto fijo alrededor del cual gira la palanca se llama punto de apoyo. La fuerza que hace que la palanca gire se llama potencia (el punto donde se aplica la fuerza se llama punto de acción de potencia). obstaculiza la rotación de la palanca se llama resistencia (el punto de fuerza se llama punto de acción de resistencia). Cuando los efectos de la potencia y la resistencia en la rotación de la palanca se anulan entre sí, la palanca estará en un estado de equilibrio. Este estado se llama equilibrio de palanca, pero el equilibrio de palanca no es un equilibrio de fuerzas. Nota: Al analizar el problema del equilibrio de la palanca, no se puede juzgar simplemente por el tamaño de la fuerza. Debe considerar conocimientos básicos para resolver el problema de una manera bien fundada. No resuelva el problema basándose en sentimientos subjetivos. Si la palanca está estacionaria o gira a una velocidad constante se llama equilibrio de palanca. La línea recta entre la polea fija y la polea móvil que pasa por el punto de acción de la fuerza y a lo largo de la dirección de la fuerza se llama línea de acción de la fuerza. La distancia vertical L1 desde el punto de apoyo O hasta la línea de acción de. la potencia F1 se llama distancia vertical L2 del brazo de potencia desde el fulcro O hasta la línea de acción de la resistencia F2. Las condiciones para el equilibrio de la palanca del brazo de resistencia: Potencia × Brazo de potencia = Resistencia × Brazo de resistencia Fórmula: F1. Si se gira, si falta alguna condición, la varilla dura no puede convertirse en una palanca. Por ejemplo, un destornillador para botellas de vino no se puede llamar palanca cuando no se usa. La potencia y la resistencia son relativas, ya sea potencia o resistencia, el objeto que recibe la fuerza es una palanca y el objeto que actúa sobre la palanca es un objeto que ejerce la fuerza. Los conceptos clave del brazo de fuerza: 1: La distancia vertical no debe. debe entenderse como el punto de apoyo de la fuerza La longitud del punto de acción. 2: El brazo de momento no está necesariamente en la palanca. Edite este párrafo Condiciones de equilibrio: cuando se utiliza una palanca, si la palanca está estacionaria o gira a una velocidad constante alrededor del punto de apoyo, entonces la palanca está en un estado de equilibrio. Brazo de potencia Si el brazo de potencia es n veces el brazo de resistencia, la potencia es 1/n de la resistencia. El principio de la palanca es "la cabeza grande se hunde". Cuanto más largo es el brazo de potencia, más esfuerzo requiere y más largo es el brazo de resistencia. cuanto más esfuerzo se necesita, la palanca que ahorra esfuerzo cuesta distancia; La palanca de brazos iguales no ahorra ni requiere mucha mano de obra. Puedes usarlo para pesar. Por ejemplo: Equilibrio En muchos casos, la palanca está inclinada y estacionaria porque varias fuerzas de equilibrio actúan sobre ella. Edite este párrafo Clasificación de palancas: Categoría 1: El punto de apoyo está en el medio del punto de potencia y el punto de resistencia. Se llama el primer tipo de apalancamiento. Puede ahorrar trabajo o requerir mucho trabajo, y está determinado principalmente por la posición del punto de apoyo o la longitud del brazo. Por ejemplo: balancín, tijeras, remo, carro (para transportar objetos pesados como tanques de gasolina), calzador, grúa torre, llave de palanca, etc. Categoría 2: El punto de resistencia está entre el punto de potencia y el fulcro. Se llama el segundo tipo de apalancamiento. Dado que el brazo de potencia es siempre más grande que el brazo de resistencia, es una palanca que ahorra mano de obra y una palanca de bloqueo de poleas. Ejemplos: cascanueces, puertas, grapadoras, trampolines, llaves inglesas, abridores de botellas (de cerveza), carritos (que transportan cemento, ladrillos). Categoría 3: El punto de poder está entre el fulcro y el punto de resistencia. Se llama el tercer tipo de apalancamiento. La característica es que el brazo de potencia es más corto que el brazo de resistencia, por lo que este tipo de palanca es una palanca laboriosa, pero que puede ahorrar distancia. Ejemplos: pinzas, brazos, cañas de pescar, remos de kayak, mandíbulas, palas, escobas, mazas y otros instrumentos que utilizan una mano como punto de apoyo y la otra como fuerza. Además, herramientas como los ejes también son palancas deformadas. Tomemos la polea fija más simple, que es similar al primer tipo de palanca. El eje de la polea es como el punto de apoyo y la fuerza de tracción de los objetos en ambos extremos es como la fuerza ejercida por los dos extremos de la palanca. Si la polea es un círculo perfecto, el brazo de fuerza y los brazos de resistencia serán ambos el radio del círculo.
(1) Polea fija La polea fija es esencialmente una palanca de brazos iguales, que no ahorra mano de obra ni requiere mucha mano de obra, pero puede cambiar la dirección de la fuerza. Características de la polea fija No ahorra mano de obra utilizar la. Polea fija para tirar del código del gancho. La lectura de la balanza del resorte es la misma con o sin polea fija. Se puede observar que utilizar una polea fija no ahorra esfuerzo pero puede cambiar la dirección de la fuerza. En muchos casos, cambiar la dirección de la fuerza aportará comodidad al trabajo. El principio de la polea fija La polea fija es esencialmente una palanca de brazos iguales. Los brazos de potencia L1 y resistencia L2 son iguales al radio de la polea. Según la condición de equilibrio de la palanca, también se puede concluir que la polea fija no ahorra mano de obra. (2) Polea móvil: La polea móvil es esencialmente una palanca con el doble de brazo de potencia que el brazo de resistencia, ahorrando la mitad de la fuerza y gastando 1 vez la distancia. Características de la polea móvil: Usar la polea móvil puede ahorrar la mitad. Fuerza y desperdicia la distancia. Esto se debe a que cuando se utiliza una polea móvil, el código del gancho se cuelga de dos secciones de cuerda, y cada sección de cuerda solo soporta la mitad del peso del código del gancho. Aunque el uso de la polea móvil ahorra esfuerzo, la distancia recorrida por la potencia es mayor que la distancia que se eleva el código del gancho, es decir, la distancia se desperdicia. Principio de la polea móvil La polea móvil es esencialmente una palanca cuyo brazo de potencia (L1) es el doble del brazo de resistencia (L2). (3) Bloque de polea Bloque de polea: un bloque de polea compuesto por una polea fija y una polea móvil, que ahorra mano de obra y puede cambiar la dirección de la fuerza. El bloque de polea utiliza varias secciones de cuerda para colgar el objeto y la fuerza utilizada. para levantar el objeto es una fracción del peso total La libertad de la cuerda La que va alrededor de la polea móvil se cuenta como un tramo, pero la que va alrededor de la polea fija no se cuenta aunque se ahorra usar el polipasto. esfuerzo, consume distancia la distancia recorrida por la potencia es mayor que la distancia recorrida por el objeto pesado El propósito del bloque de poleas: Para ahorrar dinero y cambiar la dirección de la potencia, se pueden utilizar poleas fijas y poleas móviles. combinados en un bloque de poleas. Tamaño que ahorra esfuerzo Cuando se utiliza un bloque de polea, el bloque de polea utiliza varios tramos de cuerda para colgar el objeto. La fuerza utilizada para levantar el objeto es solo una fracción del peso del objeto. Características del bloque de poleas Al experimentar con el bloque de poleas, es fácil ver que aunque usar el bloque de poleas ahorra esfuerzo, cuesta distancia: la distancia recorrida por la fuerza es mayor que la distancia que se levantan las mercancías. Edite la definición de polea fija de este párrafo: Cuando se usa una polea en un cojinete de polea de plástico, la polea cuya posición del eje es fija se llama polea fija. Características: La polea fija es esencialmente una palanca de brazos iguales, que no ahorra trabajo, pero puede cambiar la dirección de la fuerza. El brazo de potencia y el brazo de resistencia de la palanca son los radios de la polea respectivamente. igual, el brazo de potencia es igual al brazo de resistencia, y la palanca no ahorra ni requiere mucha mano de obra. No ahorra trabajo tirar de un objeto a través de una polea fija. La lectura en el dinamómetro de resorte es la misma con o sin polea fija. Se puede observar que utilizar una polea fija no ahorra esfuerzo pero puede cambiar la dirección de la fuerza. En muchos casos, cambiar la dirección de la fuerza aportará comodidad al trabajo. Principio: La polea fija es esencialmente una palanca de brazos iguales, y el brazo de potencia (L1) y el brazo de resistencia (L2) son iguales al radio de la polea. Según la condición de equilibrio de la palanca, también se puede concluir que la polea fija no ahorra mano de obra. Edite este párrafo Definición de polea móvil Definición 1 Polea: Una polea cuyo eje se mueve con el objeto tirado se llama polea móvil. Definición 2: Si un objeto pesado se cuelga directamente de una polea, la polea también se elevará cuando se levante el objeto pesado. Dicha polea se llama polea móvil. Las características de la polea móvil son esencialmente una palanca con el doble de brazo de potencia. del brazo de resistencia, ahorrando la mitad del esfuerzo y un costo adicional 1 veces la distancia. El uso de una polea móvil puede ahorrar la mitad del esfuerzo y la distancia desperdiciada. Esto se debe a que cuando se utiliza una polea móvil, el código de gancho se cuelga de dos secciones de cuerda, y cada sección de cuerda solo soporta la mitad del peso del código de gancho. Aunque el uso de la polea móvil ahorra esfuerzo, la distancia recorrida por la potencia es mayor que la distancia que se eleva el código del gancho, es decir, la distancia se desperdicia. Una polea cuyo eje se mueve junto con el objeto arrastrado se llama polea en movimiento. Es una palanca deformada con brazos desiguales que puede ahorrar la mitad de la fuerza (sin considerar la gravedad y la fricción de la polea), pero no cambia la dirección de la fuerza. Usar una polea móvil puede ahorrar la mitad del esfuerzo y desperdiciar distancia. Esto se debe a que cuando se utiliza una polea móvil, el código de gancho se cuelga de dos secciones de cuerda, y cada sección de cuerda solo soporta la mitad del peso del código de gancho. Aunque el uso de una polea móvil ahorra esfuerzo, la distancia recorrida por la potencia es el doble de la distancia del código de gancho, lo que es una pérdida de distancia. La dirección de la fuerza no se puede cambiar. Se mueve a medida que se mueve el objeto. Principio: Sin cambiar la dirección de la fuerza, la polea motriz de la polea móvil es esencialmente una palanca cuyo brazo de potencia (L1) es el doble del brazo de resistencia (L2).
(Ahorro de esfuerzo) Edite este párrafo Definición del conjunto de poleas Conjunto de poleas: Un conjunto de poleas compuesto por una polea fija y una polea móvil, que ahorra trabajo y puede cambiar la dirección de la fuerza Propósito: Para ahorrar esfuerzo y cambiar la dirección de la potencia. , la polea fija y la polea móvil se pueden combinar en un juego de poleas. Tamaño que ahorra esfuerzo Cuando se utiliza un bloque de polea, el bloque de polea utiliza varios tramos de cuerda para colgar el objeto. La fuerza utilizada para levantar el objeto es solo una fracción del peso del objeto. Características: El bloque de polea utiliza varios tramos de cuerda para colgar un objeto. La fuerza utilizada para levantar el objeto es una fracción del peso total. El extremo libre de la cuerda que rodea la polea móvil se cuenta como una sección, mientras que el extremo libre de la cuerda que rodea la polea móvil se cuenta como una sección. el que gira alrededor de la polea fija no se cuenta. Aunque usar un juego de poleas ahorra dinero. Usa fuerza, pero cuesta distancia. La distancia recorrida por la potencia es mayor que la distancia recorrida por el peso. de segmentos de cuerda de la polea fija Al experimentar con el juego de poleas, es fácil ver que, aunque usar el juego de poleas ahorra esfuerzo, cuesta distancia: la distancia recorrida con energía es mayor que la distancia que se levanta la carga. Varias relaciones (cuando el bloque de polea se coloca verticalmente): (1) s = nh (2) F = G total / n (excluyendo la fricción) Donde s: la distancia que se mueve el extremo de la cuerda h: la altura del objeto que se eleva G total : el objeto y La gravedad total de la polea móvil F: la fuerza ejercida por el extremo de la cuerda n: el número de segmentos de la cuerda que tiran del objeto pesado F = 1/n × (G objeto G se mueve) Al conectar el conjunto de poleas , se debe conectar una polea móvil y una polea fija, de lo contrario fallará la conexión. Según F=(1/n)G, se puede observar que, independientemente de la fricción y el peso de la polea, se necesitan seis secciones de cuerda para cambiar la fuerza de 2400N a 400N De acuerdo con el principio de determinación par y movimiento impar, hay un número par de secciones de cuerda, por lo que el punto de partida de la cuerda debe ser desde Comenzando con la polea fija, ya que se necesitan seis secciones de cuerda. , se necesitan tres poleas móviles paralelas. En consecuencia, también se necesitan tres poleas fijas paralelas desde el gancho en la parte inferior del grupo de poleas fijas y alrededor de la primera polea móvil en secuencia, la primera polea fija, la segunda. .. hasta que la última sección de la cuerda pase por alto la tercera polea fija. En este momento, la dirección de la cuerda es hacia abajo y la fuerza de tracción será de 400 N (sin tener en cuenta la fricción y el peso de la polea).