V našem každodenním životě se spoléháme na stroje, které dělají naši práci za nás. Jedním z těchto jednoduchých strojů je pevná kladka. Na to, jak pevná kladka usnadňuje práci, se tedy podíváme v tomto příspěvku. Pokračujme ve čtení!!
Pevná kladka se používá ke zvedání velkých předmětů. Pevné kladky usnadňují zvedání předmětů se stejnou námahou, ale pohodlnějším nebo správným směrem.
Než uvidíte, jak a pevná kladka usnadněte si práci, nejprve se podívejme, co je to pevná kladka.
Pevná kladka:
Pevná kladka je jedním z nejjednodušších druhů kladek. Je to pouze kovový nebo dřevěný kotouč, jehož okraj je drážkovaný. Kolem tohoto upraveného ráfku je navlečeno lano nebo provázek. Kotouč s drážkovaným okrajem se stále otáčí kolem osy, která je pevná a prochází jejím středem. Tím pádem, pevná kladka je taková, ve které se osa otáčení, na které se kladka otáčí, nemění.
Možná jste viděli vyvěšování vlajky. Pevné kladky se používají ve stožárech pro vyvěšování vlajek. Kladka je pevná, ale vlajku lze jednoduše vztyčit zatažením za jeden konec lana.
Jak pevná kladka usnadňuje práci: Working, MA, VR & Efficiency
➤ Práce s pevnou kladkou:
Břemeno je připevněno k pevné kladce pomocí provázku nebo lana. Těžký předmět, který se snažíme zvednout pomocí kladky, se nazývá zátěž. Nyní, kdykoli se lano nebo provázek natáhne nebo stlačí, napětí se v tom laně vytváří.
Když předmět zavěsíte na lano, lano se natáhne a způsobí napětí v laně. Zavěšením předmětu působíte směrem dolů silou. V důsledku toho se tažná síla vyvine v opačném směru, aby se vyrovnala váze předmětu. Užité zatížení bude mít stejnou velikost jako tažná síla vytvořená v laně. Nicméně, napínací síla a zatížení bude v opačných směrech. Tím pádem,
Imposed Load = Vytvořené napětí v řetězci
Pokud použijeme písmena L a T k vyjádření zatížení a napětí vytvořeného ve struně, můžeme napsat:
∴ L = T …..(１)
Podívejme se nyní na opačnou stranu lana.
Při pokusu zvednout předmět taháte za lano na opačné straně. Lano je taženo směrem dolů vyvinutím síly směrem dolů. Taháním za lano ho v podstatě natahujete. V důsledku toho vzniká napětí i na této straně. Napětí, které se v laně vytvoří, bude úměrné množství vynaloženého úsilí.
Aplikované úsilí = vytvořené napětí ve struně
Pokud použijeme písmeno E k označení úsilí, můžeme napsat:
∴ E = T …..(２)
Z rovnic (1) a (2) můžeme odvodit následující:
∴ L = E …..(3)
Podle výše uvedené rovnice je v ideálním případě jednoduché pevné kladky síla potřebná ke zvednutí závaží rovna zátěži. To znamená, že při použití pevné kladky nedochází ke snížení vynaloženého úsilí. Poskytuje vám lepší úhel a směr tahu pro zvedání těžkých předmětů stejnou silou s celou vaší váhou.
Půjdeme-li dále do hloubky, můžeme konstatovat, že když na lano působíme silou E, posune se o vzdálenost d směrem dolů a následně se zátěž L posune o vzdálenost d směrem nahoru.
➤ Mechanická výhoda pevné kladky:
Mechanickou výhodou každého stroje je měření zesílení síly, kterého stroj dosahuje. Jinými slovy, zobrazuje, o kolik se výstup zesílí, když je vstup aplikován na stroj. Pohyb předmětu nahoru je výstupem, zatímco úsilí, které vynakládáte tahem za lano, je vstupem.
Matematicky je mechanickou výhodou poměr výstupní síly ke vstupní síle. Pro pevnou kladku je tedy mechanická výhoda:
Ale protože L = E,
∴ MA = 1
V důsledku této rovnice můžeme dojít k závěru, že v případě pevné kladky nedochází k mechanickému zesílení. Je to tedy poskytovatel směru, nikoli multiplikátor síly.
➤ Rychlostní poměr pevné řemenice:
Jak název napovídá, rychlostní poměr je poměr vstupní rychlosti k výstupní rychlosti za jednotku času. Rychlostní poměr může být reprezentován jako vzdálenost ujetá úsilím dělená vzdáleností ujetou aplikovaným zatížením, protože čas je konstantní. Protože jde o poměr vzdáleností, jde o bezjednotkovou veličinu.
Pokud je vzdálenost ujetá nákladem L Ld, vzdálenost ujetá úsilím E je Ed a čas strávený oběma je T, můžeme napsat:
Avšak s pevnou kladkou je vzdálenost, kterou urazí zátěž L směrem nahoru, stejná jako vzdálenost, kterou urazí síla E směrem dolů. Pro pevnou kladku Ed = Ld tedy můžeme napsat:
∴ VR = 1
➤ Účinnost pevné kladky:
Pokud je břemeno zvednuté strojem L a Ld je vzdálenost, kterou urazí břemeno L, je práce vykonaná na břemenu strojem výstupní prací, kterou lze vyjádřit jako:
Práce na zatížení = L x Ld
Pokud je úsilí, které stroj vynaloží, E a Ed je vzdálenost ujetá vynaloženým úsilím E, pak je práce vykonaná úsilím na stroji vstupní prací, kterou lze vyjádřit jako:
Práce vykonaná Úsilím = E x Ed
Práce vykonaná na zátěži L (výstupní práce) dělená prací vykonanou prostřednictvím úsilí E je účinnost pevné kladky (vstupní práce).
Pro účinnost pevné kladky je tedy:
∴???? = 100 %
Získáme účinnost 100%, protože jsme předpokládali pevnou kladku bez tření a zanedbatelnou hmotnost lana. Ale ve skutečnosti není možné, aby mezi lanem a drážkovaným okrajem kotouče nedocházelo ke tření.
V důsledku tření je E > L, tj. MA = 1, ale VR = 1 ve skutečnosti. Tedy účinnost???? < 100 %.
Doufáme, že tímto příspěvkem jsme dostatečně odpověděli na vaši otázku, jak to dělá pevná kladka funguje jednodušší.
Také čtení:
- Jak fungují mikrofony
- Práce prováděná třením na svahu
- Jak fungují reproduktory
- Jak funguje elektromagnetismus
- Jak funguje příklepová vrtačka
- Jak fungují 3D brýle, aby poskytly hloubkové vnímání ve filmech
- Jak fungují složené mikroskopy
- Práce prováděná třením
- Jak točivý moment funguje
- Jak funguje kladka jednoduchý stroj
Jsem Alpa Rajai, dokončil jsem magisterské studium ve vědě se specializací na fyziku. Jsem velmi nadšený z psaní o svém porozumění pokročilé vědě. Ujišťuji, že moje slova a metody pomohou čtenářům porozumět jejich pochybnostem a ujasnit si, co hledají. Kromě fyziky jsem vyučený kathakský tanečník a také někdy píšu své pocity formou poezie. Neustále se aktualizuji ve fyzice a čemukoli rozumím, zjednodušuji to a udržuji to rovnou k věci, aby to bylo čtenářům jasné.