Wie funktioniert Scheiben das Zeug Erklären
Y ou've wahrscheinlich jene erstaunlichen TV strongmen gesehen, die Autos mit ihren Haaren und ziehen Züge mit den Zähnen ziehen können. Aber wussten Sie, Wissenschaft können Sie zu stark machen? Wenn Sie große Gewichte heben müssen, nicht belasten Ihren Rücken: Verwenden Sie die Macht der Wissenschaft-und eine erstaunliche Gerät eine Rolle genannt. Werfen wir einen genaueren Blick auf, wie sie funktionieren!
Was sind Rollen?
Foto: Die Scheiben können Ihnen helfen, schwerere Dinge heben, weil mehrere Seile oder Ketten, das zusätzliche Gewicht zu unterstützen. Foto von Sheldon Rowley mit freundlicher Genehmigung von der US Navy.
Eine Rolle ist einfach eine Sammlung von einem oder mehreren Rädern, über die Sie Schleife ein Seil es leichter zu heben Dinge zu machen.
Die Scheiben sind Beispiele dafür, was Wissenschaftler einfache Maschinen nennen. Das bedeutet nicht, sie sind mit den Motoren und Getriebe verpackt; es bedeutet nur, sie helfen uns, Kräfte zu vermehren. Wenn Sie ein wirklich schweres Gewicht heben wollen, dann ist es nur so viel Kraft Ihre Muskeln liefern kann, auch wenn Sie die weltweit stärkste Mann sind. Aber verwenden Sie eine einfache Maschine, wie beispielsweise eine Riemenscheibe und Sie können die Kraft der Körper produziert effektiv vermehren.
Lassen Sie uns über Masse und Gewicht klar sein!
Bevor wir weiter gehen, lassen Sie sich über den Unterschied zwischen Gewicht und Masse sehr klar sein. Dies wird in einem Moment helfen, wenn wir über die Verwendung von Riemenscheiben sprechen zu heben Gewichte (was wirklich Massen sind) mit einem gewissen Kraft. In einer Nussschale:
- Masse ist die Menge an Sachen etwas aus oder enthält, in Kilogramm gemessen (oder Pfund).
- Gewicht ist die Menge an Kraft, mit der Erdanziehung auf einer bestimmten Masse zieht: die massivere etwas ist, desto mehr Schwerkraft, und je mehr wir sagen, es wiegt.
Foto: Wieviel Kraft ist ein newton? Diese orange hat eine Masse von etwa 100 g (0,1 kg), so ich brauche 1N (ein newton) Kraft liefern sie in der Luft zu halten. Grob gesagt, sagen wir die orange 100g „wiegt“; streng genommen, wiegt es 1N.
Wie Riemenscheiben Arbeit
Je mehr Räder Sie haben, und je öfter Sie Schleife das Seil um sie herum, heben je mehr Sie können.
Wenn Sie ein einzelnes Rad und ein Seil haben, hilft eine Riemenscheibe Sie die Richtung Ihrer Hubkraft umkehren. So, wie im Bild unten, ziehen Sie das Seil um das Gewicht zu heben nach unten. Wenn Sie etwas heben wollen, die 100kg wiegt, müssen Sie mit einer Kraft entspricht 100kg nach unten ziehen, das ist 1000N (Newton). Wenn Sie das Gewicht 1 m in die Luft erheben wollen, müssen Sie das lose Ende des Seils eine Gesamtlänge von 1 m am anderen Ende ziehen.
Artwork: Wie Rollen arbeiten # 1: Mit einem Rad, eine Riemenscheibe einfach die Richtung der Kraft umkehrt Sie gelten. Es wird nicht die Kraft auf andere Weise verändern.
Zwei Räder
Artwork: Wie Rollen arbeiten # 2: Mit zwei Rädern, es ist, als ob das Gewicht von zwei Seilen hängt (die beiden Stränge des gleichen Seil auf der linken Seite) und eine Riemenscheibenhälften der Hebekraft die Sie benötigen. Es ist wie das Gewicht mit zwei Seilen Anheben statt einem. Aber Sie haben jetzt das Ende des Seils doppelt so weit zu ziehen, das Gewicht die gleiche Entfernung zu heben.
Vier Räder
Wie eine Riemenscheibe ist wie ein Hebel
sehen Sie können sich wahrscheinlich, dass eine Riemenscheibe Kraft in ähnlicher Weise zu einer Wippe vergrößert, die eine Art Hebel ist. Wenn Sie jemand viermal schwerer als Sie auf einer Wippe heben wollen, müssen Sie vier Mal sitzen weiter weg von der Gleichgewichtspunkt (Drehpunkt) als sie sind. Wenn Sie Ihr Ende des Hebels nach unten durch 4cm bewegen, deren Ende der Wippe bewegt sich nur 1 cm auf. Als sie sich erheben, gewinnen sie ein gewisses Maß an potentieller Energie gleich ihr Gewicht multipliziert mit der Distanz sie sich bewegen. Sie verlieren genau die gleiche Menge an Energie gleich Ihr Gewicht (viermal kleiner) mal die Strecke, die Sie bewegen (viermal größer). Sie können ihr viel größeres Gewicht verlagern, weil Sie Ihr Ende der Wippe über einen viel größeren Abstand zu bewegen: die Hebelwirkung der Wippe ermöglicht es, durch die Arbeit über einen größeren Abstand mehr Kraft zu erzeugen.
Das Gleiche geschieht mit einer Rolle, mit der Ausnahme, dass Sie an einem Seil ziehen sind, anstatt das Ende einer Wippe zu bewegen. Zum Anheben etwas viermal schwerer, können Sie genau die gleiche Kraft verwenden, aber nur, wenn Sie ziehen Sie das Seil viermal weiter. Wenn man sieht, was auf beiden Seiten der Scheibe passiert, und multiplizieren Sie die Kraft, die von der Strecke bewegt, werden Sie feststellen, ist es das gleiche. Auf Ihrer Seite, verwenden Sie eine kleine Kraft über eine große Distanz. Auf der anderen Seite gibt es ein viel größeres Gewicht, aber es ist einen kleinen Abstand zu bewegen.
Was ist der Haken?
Die Scheiben klingen brillant-und sie sind. Aber sicher muss es einen Haken? Wenn Sie 100kg (1000 Newton) durch Ziehen mit der Kraft-Äquivalent von nur 25 kg (250 Newton) heben kann, sicher tun Sie nur ein Viertel so viel Arbeit und nur ein Viertel so viel Energie. Und wenn das stimmt, könnte man eine Art von einer Rolle bauen, die tatsächlich Energie für Sie produzieren würde: setzen Sie in nur einer Einheit der Energie und vier Einheiten raus! Klingt genial!