Engineering
Ножичний підйомник
Підніміть платформу за однієї, двох або трьох секцій і стежте за тяговим зусиллям гвинта: воно найбільше в самому низу й зменшується в міру підйому важелів. Пересуньте вантаж по платформі: тягове зусилля лишається тим самим, тільки шарнір і ролик під платформою інакше ділять між собою навантаження.
Що відбувається
Кожна секція — це два схрещені важелі по 0,8 м, з’єднані шарніром посередині; секції шарнірно з’єднані одна з одною кінцями. Нижня секція спирається ліворуч на нерухомий шарнір, а праворуч — на каретку, яку гвинт тягне вздовж основи; верхня секція несе платформу на шарнірі ліворуч і на ролику під платформою праворуч. Якщо підтягнути каретку всередину на Δx, платформа підніметься в n разів більше, ніж з однією секцією: вона перебуває на висоті h = n·a·sin θ.
Гвинт у міру руху оплачує підйом своєю роботою, тому його тягове зусилля дорівнює вазі, помноженій на підйом платформи на одиницю переміщення каретки: F = (W·n + m·g·n²)·cot θ, де W — вага вантажу й платформи, а m — маса одного важеля. Найбільше воно в самому низу: двом секціям під вантажем 100 кг потрібно 9,37 кН за 15°, 4,35 кН за 30° і 2,51 кН за 45°; трьом секціям — 14,5 кН за 15°. Переміщення вантажу по платформі нічого тут не змінює: лише шарнір і ролик під платформою інакше ділять між собою вагу — за правилом важеля.
Модель: жорсткі важелі, платформа й каретка на обертальних шарнірах, зв’язок ролика під платформою й напрямна каретки; гвинт — привід із заданою швидкістю й обмеженням зусилля. Вантаж — це вага, прикладена до платформи. Без тертя.
Що спробувати
За двох секцій підніміть платформу із самого низу й стежте, як спадає тягове зусилля гвинта. Потім пересуньте вантаж на край платформи: зусилля не змінюється, ролик бере на себе більше.
Рівняння модуля
Рівняння h = n·a·sin θ F = (W·n + m·g·n²)·cot θ F_roller·b = W·(b/2 + x) W_F = ΔE_p
