Які фактори впливають на механічну перевагу важеля?

Відповідь:

Якщо на одному кінці важеля класу 1 знаходиться в рівноважній силі # F # застосовується на відстані # a # від a опора та інша сила # f # на інший кінець важеля на відстані # b # від a опора, потім

# F / f = b / a #

Пояснення:

Розглянемо важіль 1-го класу, який складається з жорсткого стрижня, який може обертатися навколо a опора. Коли один кінець штока піднімається, інший знижується.

Цей важіль можна використовувати для підйому важкого предмета з значно слабкішою силою ваги. Все залежить від довжини точок застосування сил від опора важеля.

Припустимо, що велике навантаження розташоване на довжину # a # від опора, сила, яку вона штовхає вниз на стрижень # F #.

На протилежній стороні стрижня на відстані # b # від опора ми застосовуємо силу # f # вниз так, що два важеля знаходяться в рівновазі.

Той факт, що важіль знаходиться в рівновазі, означає, що робота виконується силами # F # і # f # коли важіль натискається з будь-якої сторони на невелику відстань # d # повинні бути однаковими - будь-яка робота ми, використовуючи силу # f #, виконуйте, щоб проштовхнути наш кінець важеля на відстань # b # від опора повинні бути рівними роботі, щоб підняти важкий предмет на відстань # a # на іншому кінці важеля.

Жорсткість стрижня, що служить важелем, означає, що кут важеля обертається а опора однаковий на обох кінцях важеля.

Припустимо, що важіль перевернутий невеликим кутом # phi # навколо опора злегка піднявши важку вагу. Тоді ця важка вага, що закликає силу # F # на одному кінці стрижня на відстані # a # від a опора було скасовано # a * sin (phi) # висота. Виконана робота повинна бути

# W = F * a * sin (phi) #

На іншому кінці стрижня, на відстані # b # від опора, сила # f # штовхнув важіль вниз # b * sin (phi) #. Виконана робота дорівнює

# W = f * b * sin (phi) #

Обидві роботи повинні бути однаковими

# F * a * sin (phi) = f * b * sin (phi) #

або

# F / f = b / a #

З останньої формули випливає, що перевага використання важеля залежить від співвідношення між кінцями важеля і відстані від нього опора. Чим більше це співвідношення - тим більше переваг ми маємо і більшу вагу ми можемо підняти.