지렛대 계산기

지렛대는 받침점이라는 회전축 주위로 회전하는 단단한 막대입니다. 힘을 키우거나 이동 거리를 늘리거나 힘이 작용하는 방향을 바꿀 수 있습니다. 정지한 이상적 지렛대에서는 받침점 주위의 시계 방향 모멘트와 반시계 방향 모멘트가 평형을 이룹니다. 토크라고도 하는 모멘트는 힘에 받침점에서 힘의 작용선까지의 수직 거리를 곱한 값입니다. 이 계산기는 가한 힘과 힘 팔 길이의 곱이 하중 힘과 하중 팔 길이의 곱과 같다는 관계를 적용합니다. 따라서 필요한 힘은 하중에 하중 팔 거리를 곱하고 힘 팔 거리로 나눈 값입니다. 힘을 가하는 위치를 받침점에서 더 멀리 옮기면 필요한 힘이 줄어듭니다. 예를 들어 받침점에서 반 미터 떨어진 400뉴턴 하중은 200뉴턴미터의 모멘트를 만듭니다. 받침점에서 두 미터 떨어진 곳에서는 100뉴턴만 가해도 같은 모멘트를 만들 수 있습니다. 이상적 기계적 이득은 힘 팔 길이를 하중 팔 길이로 나눈 값으로, 이 예에서는 사입니다. 전통적인 세 종류의 지렛대는 힘, 하중, 받침점의 상대적 위치로 구분합니다. 시소나 쇠지렛대 같은 일종 지렛대에서는 받침점이 힘과 하중 사이에 있습니다. 외바퀴 손수레 같은 이종 지렛대에서는 하중이 받침점과 힘 사이에 있어 보통 힘을 증폭합니다. 사람의 아래팔 같은 삼종 지렛대에서는 힘이 받침점과 하중 사이에 작용합니다. 힘을 증폭하지는 않지만 속도와 운동 범위를 늘립니다. 이상적인 식은 지렛대 자체 무게, 굽힘, 받침점 마찰, 연결 부품의 변형을 무시합니다. 따라서 실제 기계는 이상적 결과보다 다소 큰 힘이 필요합니다. 이상적 힘을 소수로 나타낸 효율로 나누면 효율을 반영할 수 있습니다. 효율 80퍼센트의 장치는 계산한 힘을 0.8로 나눈 값이 필요합니다. 설계자는 힘의 평형만이 아니라 응력, 안정성, 안전계수도 확인해야 합니다. 거리는 수직 모멘트 팔이어야 하며, 기울어진 막대의 전체 실제 길이와 같지 않을 수 있습니다. 힘이 비스듬히 작용하면 받침점에서 힘의 작용선까지의 최단 수직 거리를 사용하거나, 힘과 반지름의 곱에 두 벡터 사이 각도의 사인을 곱하세요. 이 계산기는 힘이 지렛대에 수직으로 작용한다고 가정합니다. 두 거리 입력은 같은 단위를 사용해야 하며 비율은 무차원입니다. 힘을 뉴턴으로 입력하면 결과도 뉴턴으로 나오므로 도구, 기구, 정역학 연습, 실제 들어 올리는 장치에 대한 명확한 초기 추정에 유용합니다.