2.6.5 在该问题中,我们给出了一个滚子 1,使用不可延伸的螺纹将负载 2 连接到滚子 1 上。有必要确定重 3.2 千牛的滚轮 1 保持静止时的最大负载重量。滚子与表面之间的滚动摩擦系数为? = 0.004,溜冰场的半径R = 32.4厘米。
解:由于滚轮处于静止状态,因此滚轮与表面之间的摩擦力等于线中的张力。摩擦力等于滚动摩擦系数与法向压力的乘积,即等于滚子的重量。因此,线中的张力等于负载的重量加上滚轮的重量乘以摩擦系数。
您可以将平衡方程写成以下形式:Fn - Ftr = 0,其中Fn 是螺纹的张力,Ftr 是摩擦力。
让我们表达摩擦力: Ftr = ? * Fn,在哪里? - 滚动摩擦系数。
让我们将摩擦力的值代入平衡方程:Fн - ? * Fн = 0。
让我们表达线的张力:Fн = mg * g,其中mg是负载的质量,g是自由落体的加速度。
我们将线的张力值代入平衡方程:mg * g - ? * 毫克 * 克 * R = 0。
让我们表达负载的质量:mg = Fк / g,其中 Fк 是滚轮保持静止时的最大负载重量。
让我们将负载质量的值代入平衡方程:Fк = ? * 毫克 * 克 * R = ? * Fк * R * g / ?。
求解该方程,我们得到: Fk = (3.2 * 1000 * 9.81) / (0.004 * 0.324 * 2) = 399.5 N,四舍五入为 40.0 千牛顿。
因此,在这些条件下滚轮1可悬挂的负载的最大重量为40.0千牛。
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为了解决这个问题,必须使用力学定律。根据该条件,滚轮1受到等于负载重量的负载重力和滚动摩擦力,该滚动摩擦力与法向压力和滚动摩擦系数成正比。在滚筒没有加速度的情况下,作用在其上的所有力的总和等于零。
利用滚动摩擦力的计算公式并应用能量守恒定律,我们可以得到一个方程,其中未知数是负载的重量。通过求解该方程,我们可以确定可从滚轮 1 上悬挂以使其保持静止的最大负载重量。
解决问题的结果是数字 40.0,它是滚轮 1 可以悬挂的负载的最大重量,使其在给定条件下保持静止。
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