We leggen uit wat een hefboom is, de krachten die hij gebruikt en de variabelen waarmee rekening moet worden gehouden. Ook de hendeltypes en voorbeelden.
Wat is een hefboom?
Een hefboom is een eenvoudige machine, dat wil zeggen een apparaat dat in staat is om een kracht en zenden verplaatsing. Het is samengesteld uit een stijve staaf van een matig resistent materiaal, dat vrij roteert op een steunpunt genaamd steunpunt.
Een hefboom kan worden gebruikt om de mechanische kracht die op een object wordt uitgeoefend te maximaliseren, de snelheid of de afstand die het aflegt te verhogen door het uitoefenen van een proportioneel minder hoeveelheid kracht.
Afhankelijk van de nabijheid of afstand van het draaipunt ten opzichte van het te verplaatsen lichaam, zal meer of minder kracht nodig zijn en zal meer of minder effect worden bereikt.
Op een hefboom werken drie krachten tegelijk:
- Stroom (P). Het is de kracht die vrijwillig wordt uitgeoefend op het uiteinde van de hefboom om een reactie op te wekken. Het kan handmatig worden uitgevoerd of door middel van een gewicht, of zelfs elektrische of stoommachines.
- Uithoudingsvermogen (R). Het is de kracht die moet worden overwonnen door de kracht, dat wil zeggen het gewicht dat op de hefboom wordt uitgeoefend door het lichaam dat we willen bewegen en dat volgens de wet van actie en reactie gelijk zal zijn aan dat wat de hefboom erop uitoefent.
- Ondersteunende kracht. Het is de kracht die door het draaipunt op de hefboom wordt uitgeoefend, gelijk aan en tegengesteld aan de vorige twee, aangezien de staaf wordt vastgehouden zonder over het draaipunt te bewegen.
Op hun beurt zijn er twee andere variabelen waarmee rekening moet worden gehouden in het geval:
- Krachtarm (Bp). Het is de afstand tussen het steunpunt en het aangrijpingspunt van de macht.
- Weerstandsarm (Br). Het is de afstand tussen het steunpunt en de te mobiliseren last of het lichaam.
Al het bovenstaande is gerelateerd aan de volgende formule:
P xBp = R x Br, het vermogen per arm is gelijk aan de uithoudingsvermogen voor jouw.
De hendel Het is uitgevonden in de prehistorie, en er zijn al gegevens in de Mesopotamische oudheid over het gebruik ervan voor irrigatieschachten. De eerste schriftelijke vermelding van een hefboom komt van Pappus van Alexandrië in zijnWiskundige verzameling , waar het zo beroemde citaat van de Griek Archimedes verschijnt: "Geef me een hefboom en ik zal de wereld verplaatsen."
Soorten hendels
Er zijn drie soorten hendels, afhankelijk van de relatieve positie van het weerstandspunt, dat van stroom en het steunpunt. Elk heeft verschillende kenmerken en zal een relatief ander effect hebben.
- Hefboom van de eerste graad. Het steunpunt ligt tussen kracht en weerstand, om te bereiken dat het toegepaste vermogen veel minder kan zijn dan de weerstand die moet worden overwonnen, dat wil zeggen, het maximaliseert het vermogen. De uitgezonden snelheid en de door het lichaam afgelegde afstand worden echter opgeofferd.
- Tweedegraads hefboom. De weerstand ligt tussen de kracht en het draaipunt, dus de kracht zal altijd kleiner zijn dan de weerstand, zelfs als het niet groter wordt verplaatsing noch afgelegde afstand (maar besparing Energie is erg handig).
- Derde graads hefboom. De uitgeoefende kracht bevindt zich tussen het steunpunt aan het ene uiterste en de weerstand aan het andere. De uitgeoefende kracht is groter dan de resulterende kracht, maar het is mogelijk om de overgedragen snelheid of de door het lichaam afgelegde afstand te verhogen.
Voorbeelden van hefbomen
Enkele alledaagse voorbeelden van toggle kunnen zijn:
- Eerste leerjaar. De wip, de schaar, de tang, de tang, de katapulten.
- Tweede leerjaar. De kruiwagen, de notenkraker, een roeiboot, een verpleegwagen, een hefmachine.
- Derde klas. Een hengel, een ontnieter, een wenkbrauwpincet of het kaakgewricht van het menselijk lichaam.