Sisältö
Hihnapyörä on väline, joka on suunniteltu helpottamaan raskaan massan nostamista muuttamalla kohteen liikuttamiseen kohdistuvaa voimaa. Tyypillisin hihnapyörä on köysi ja hihnapyörä, mutta on olemassa kolme erilaista hihnapyörää, jotka toimivat hieman eri mekanismeilla.
Hihnapyörän tyypit
Hihnapyörätyyppejä on kolme: kiinteät hihnapyörät, hihnapyörät ja yhdistetyt hihnapyöräjärjestelmät. Kiinteä hihnapyörä koostuu siipistä, joka on ripustettu palkista, jonka ympärillä on köysi. Köyden toinen pää on sidottu yhteen esineeseen ja toinen vedetään sen nostamiseksi. Kiinteä hihnapyörä pysyy samassa paikassa objektin nostamisen aikana, kun taas mobiili ripustetaan siten, että se liikkuu. Yhdistetty hihnapyöräjärjestelmä kootaan kiertämällä yksi köysi kahden tai useamman hihnapyörän väliin. Joitakin yksinkertaisia fysiikan laskelmia voidaan käyttää hihnapyöräjärjestelmän tehokkuuden määrittämiseen.
Kiinteät ja liikkuvat hihnapyörät
Kiinteä hihnapyörä ei vähennä kohteen nostamiseen tarvittavaa voimaa. Kun sidotaan köyden toinen pää 20 kg: n lohkoon, sinun täytyy silti käyttää vähintään yhtä paljon voimaa sen nostamiseksi vetämällä köyden toista päätä - ja itse asiassa tämä voima on vielä suurempi , koska on myös tarpeen siirtää köysi ja voittaa kitka. Fyysisesti terminen hihnapyörä ei tarjoa mekaanista etua. Liikkuvat hihnapyörät sallivat kuitenkin kuorman nostamisen pienemmällä vaivalla, mikä on siten mekaanisesti edullinen. Ne ovat kuitenkin vielä vähemmän tehokkaita kuin yhdistetyt hihnapyörät, jotka toimivat jakamalla voiman köyden eri osien välille.
Yhdistetyt hihnapyöräjärjestelmät
Yhdistetyt hihnapyöräjärjestelmät toimivat jakamalla kohteen siirtämiseen tarvittava voima. Järjestelmässä, jossa on kaksi hihnapyörää, köysi on jaettu kolmeen osaan. Yksi menee katosta ensimmäiseen hihnapyörään, jossa esine on loukussa. Toinen osa kulkee ensimmäisestä hihnapyörästä toiseen kiekoon, joka on lähinnä kattoa. Kolmas kulkee toisesta hihnapyörästä köyden vetävälle henkilölle. Jos esine painaa 150 kg, 150 kg: n voima vaaditaan yleensä sen keskeyttämiseksi. Mutta yhdistetyn hihnapyörän tämän kokoonpanon avulla jokainen köyden osa huolehtii kolmanneksesta voimasta, joten käyttäjän käyttämä kokonaisvoima on 50 kg. Tämä voidaan ilmaista fyysisellä laskennalla: L on yhtä suuri kuin F kertaa merkkijonojen osien lukumäärä, jossa L on kuorman paino ja F voiman määrä.
laskelmat
Käyttämällä yksinkertaista fysikaalista kaavaa L = F kertaa köysiosien lukumäärää, on helppo laskea voiman määrä, joka tarvitaan raskaan esineen ripustamiseen hihnapyöräjärjestelmällä. Jos hihnapyöräsysteemin köysi on jaettu neljään osaan, vedettyyn päähän kohdistuva voima kerrotaan neljällä köyden toisessa päässä. Jos esimerkiksi punnittava kohde painaa 500 kg ja sovellettu voima on 125 kg, voit siirtää objektia, koska 1.000 = 250 x 4. Vedettävän määrän kerrotaan kuitenkin samalla numerolla , niin että sen sijaan, että vetäisit esimerkiksi metriä köyttä kohteen kohottamiseksi yhdellä metrillä, sinun täytyy vetää neljä metriä köyttä niin, että se kulkee samalla etäisyydellä. Tästä syystä hihnapyöräjärjestelmät eivät ehkä ole kovin tehokkaita, mutta ne tarjoavat hyvän mekaanisen edun.
