Eipä taida löytyä vivun toiminnan selittäjää?

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=75271

[size=85:32824qx7]BabySteps
"I have asked and I have asked, an no one has yet answered. I'm pleased to have discovered this free meeting place where I can ask so many educated people: how does a lever work? What's going on with the forces involved?"[/size:32824qx7]

Olen kysellyt ja kysellyt eikä kukaan ole vielä vastannut. Mitenvipu toimii? Miten siinä vaikuttavat voimat toimivat?

Eipä taida löytyä vivun toiminnan selittäjää?

Sivut

Kommentit (26)

Vierailija

Itsekkin olen tätä miettinyt, lähelle olen päässyt ratkaisua, mutta sitten se katos. (prkl...)

Vituttaa, että jotkut asiat on vaan jotenkin, eikä niitä helposti selitetä

Vierailija
David
P.S.V.
Eipä taida löytyä vivun toiminnan selittäjää?

mav=vakio.
Siinä on selitys, mutta en selitä miten se sen selittää.

Vivulla siis saadaan vähäisellä voimalla suuri vääntö;
vipuajan voima muunnetaan vivuttavan potentiaalienergiaksi

petsku
Seuraa 
Viestejä1473
Liittynyt6.6.2009

Materialtaan ja muodoltaan homogeeniselle äärettömän jäykälle ja pistemäisesti tuetulle suoralle yksiulotteiselle homogeenistä pystysuoraa gravitaatiokenttää kohtaan kohtisuorassa olevalle pystysuuntaisilla vivun päihin kohdistetuilla kuormilla kuormitetulle massattomalle vivulle saadaan:
∑M = F x r + G x s,
jossa M on momentti, F on toisen kuorman vipuun kohdistama pistemäinen voima, x on ristitulo-operaattori, r on etäisyys voiman F ja tuentapisteen välillä, G on toisen kuorman vipuun kohdistama pistemäinen voima ja s on etäisyys voiman G ja tuentapisteen välillä.
Yritin sisällyttää mahdollisimman vähän hyödyllistä tietoa viestiini.

Vakavasti ottaen vipua voisi ajatella ensiksi viipaloiduksi "alkeisviipaleisiin", siis äärettömän ohuisiin pituussuuntaa vastaan kohtisuoriin siivuihin. Oletetaan vivun viipaleineen pysyvän jäykästi vaakatasossa.
Kun vivun päässä on sen pituussuuntaa vastaan kohtisuoran voiman aiheuttava kuorma, sen voi ajatella kohdistuvan reunimmaisimpaan alkeisviipaleeseen. No mikä ihme pitää viipaleen kiinni viereisessä viipaleessa? Mikäli voimien summa ei ole nolla, kokee vipu kiihtyvän liikkeen. Koska vipu pysyy paikallaan, on voimien kumottava toisensa.
No, reunimmaisin viipale kohdistaa oman alkeispainonsa ja kokemansa kuorman suuruisen leikkausvoiman viereiseen viipaleeseen, joka puolestaan tukee tätä yhtäsuurella mutta vastakkaissuuntaisella voimalla. Tätä voi hahmottaa näiden kahden siivun välisellä kitkavoiman tapaisella voimalla.
Sitten seuraava alkeisviipale — se kokee oman alkeispainonsa sekä edellämainitun vastavoiman, joka on vierustoverin alkeispainon ja kokeman kuorman suuruinen. Mikä sen sitten pitää paikallaan? No tällä on taas vierustoveri vastavoimineen tukemassa sitä. Ja näin alkeisviipale tukee viereistä alkeisviipaletta aina vivun tuentapisteeseen, jossa pistemäinen tukivoima kannattelee siinä pisteessä olevaa alkeisviipaletta.
Nyt vipu ei voi siirtyä pystysuunnassa, sillä voimien summa on nolla. Koska en ole vielä käsitellyt tuentapisteen toista puolta, niin mikä estää vivun tätä puolta alkamasta kääntyä? Tämän alkeisviipaleiden kokeman momentin käsittelyn jätän jollekulle, joka osaa sen paremmin selittää.
Todellisuudessa tuennat eivät ole pistemäisiä ja vivun rakenne ei ole homogeeninen ja "vain pystysuunnassa viipaloitava".

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613
Liittynyt18.3.2005

W=Fs

Mikä voimassa voitetaan, se matkassa menetetään.

Jos tehdyn työn tarve on vakio (esimerkiksi tarkoituksena on nostaa tonnin painoa metri, W=mgh=1000 kg * 9,80665 m s^-2 * 1 m = 9 806,65 J), tällöin vivulla tehtävä työ saadaan melko helposti selville.

Jos vipuvarren tukipiste on keskellä, silloin molempia päitä täytyy liikuttaa metri. Jos ei kiihtyvyyksiin ja hidastuvuuksiin vaadittavia lisävoimia lasketa, vaaditaan tasapainotilan saavuttamiseksi sama voima kuin kappaleen paino, eli 9806,65 Newtonia; W=Fs eli 9806,65 N * 1 m = 9806,65 J.

Mutta jos vipuvartta pidennetään siten, että vivuttava pää liikkuu kymmenen metriä, saadaan yhtälöksi

W= Fs <-> F = W/s = 9806,65 J / 10 m = 980,665 N

eli saadaan selville että jäykän vivun avulla, jos liikutettava pää liikkuu kymmenen metriä ja kuormapää metrin, on liikutteluun vaadittava voima kymmenesosa kuormasta.

Tämä on tietysti yksinkertaistus koska todellisuudessa työhön sisältyvät kuorman liikkeellesaanti, pysäytys ja häviöt, mutta statiikan kannalta homma menee näin. Dynaamisessa tilanteessa pitää laskea voimien aiheuttamat momentit ja niiden aiheuttama pyörimisliikemäärän muutos systeemille. Sitten voidaan laskea akseliteho eli tehty työ per aikayksikkö...

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
mensaani
Vivulla siis saadaan vähäisellä voimalla suuri vääntö;vipuajan voima muunnetaan vivuttavan potentiaalienergiaksi.

Eihän vivulla sinällään ole mitään tekemistä potentiaalin tai gravitaation kanssa ylipäätään - paitsi tietysti käyttökelpoiset sovellukset. Sehän on periaatteessa puhtaasti liikkeen dynamiikkaan liittyvä juttu, liikkumaanhan (tai siirtymään pisteestä a pisteeseen b) sillä yritetään joku saada milloin hitaammin milloin nopeammin.

Olisinhan minä voinut tuohon jotain F1*s1=F2*s2 myös ehdottaa mutta tuossa oli vähän pidemmälle menevä pointti, joka vain juolahti mieleen (kun tässä nähtävästi jotain erikoispointtia haetaan).

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
Herra Tohtori
Dynaamisessa tilanteessa pitää laskea voimien aiheuttamat momentit ja niiden aiheuttama pyörimisliikemäärän muutos systeemille. Sitten voidaan laskea akseliteho eli tehty työ per aikayksikkö...

Joka on hetkellinen vakio, eli ei nyt sitten enää tarvitsekaan selittää.

Cargo
Seuraa 
Viestejä979
Liittynyt27.8.2007

Niinpä.... miten selittää tavalliselle jalankulkijalle, että työ on voima kertaa matka, ja että sama työ voidaan tehdä muuttamalla samalla sekä matkaa että voimaa. Yliopistoselitys on takuulla esoteeristä jargonia, eikä tee juntti-einaria hullua hurskaammaksi.

Ajattele, että nostat omenoita maasta koriin: voit nostaa yhden omenan kerrallaan ja käytät siihen tiettyä keskimääräistä voimaa kädelläsi. Voit myös nostaa kaksi omenaa kerralla ja käyttää siihen luonnollisesti kaksinkertaista voimaa, mutta samalla käytät vain puolet siittä matkasta jota tarvit ensimmäisellä tavalla. Lopputulema on sama ja yhtä monen omenan varastointiin on kulutettu yhtä paljon energiaa. Tämä yleistyy välittömästi ja voiman sekä matkan suhdetta voidaan muuttaa vaikka kuinka paljon. Huomaa myös, että omenoiden nostoon käytetty energia on selitettävissä pelkästään voiman ja matkan avulla; muita suureita ei tarvita. Lisäksi kun tiedämme, että sama määrä energiaa kuluu vaikka voiman ja matkan suhteita muutetaankin, niin intuitiivista on määritellä tehty työ matkan ja voiman kertolaskuna: W = F*s
Käytäntö kertoo meille, että tuo on varsin hyvä määritelmä tehdylle työlle.

Siispä kun kampeat vaikka kiveä vivulla, niin kiveen vaikuttaa suuri voima lyhyen matkaa, ja itse liikut pienellä voimalla mutta pitkän matkan. Vivun tukipiste vain jakaa nuo voimat, eikä systeemissä ole mitään maagista.

" sähkö (se sähkö, jota tuotetaan mm. voimalaitoksissa) ei ole energiaa "
- Vastaaja_s24fi

“Jos et ole kaksikymppisenä vihreä, sinulla ei ole sydäntä. Mutta jos et ole nelikymppisenä perussuomalainen, sinulla ei ole aivoja.”
- Cargo

Vierailija
David
mensaani
Vivulla siis saadaan vähäisellä voimalla suuri vääntö;vipuajan voima muunnetaan vivuttavan potentiaalienergiaksi.

Eihän vivulla sinällään ole mitään tekemistä potentiaalin tai gravitaation kanssa ylipäätään

Vipu toimii (vipusimena) vain gravitaatiokentässä (suom. huom.).

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
mensaani
Vipu toimii (vipusimena) vain gravitaatiokentässä (suom. huom.).

Kovin rajoittunut käsitys sanoisin. Mites esim. tavallinen vipukelkka, tehdäänkö siinä gravitaatiota vastaan työtä.

Vierailija
David
mensaani
Vipu toimii (vipusimena) vain gravitaatiokentässä (suom. huom.).

Kovin rajoittunut käsitys sanoisin. Mites esim. tavallinen vipukelkka, tehdäänkö siinä gravitaatiota vastaan työtä.

Mielestäni keskipakoiskelkkaa voidaan pyörittää vain gravitaatiokentässä; kelkan kyydissä oleva tuntee sekä gravitaation että keskihakuvoiman.

Jorma
Seuraa 
Viestejä2350
Liittynyt27.12.2008
mensaani
David
mensaani
Vipu toimii (vipusimena) vain gravitaatiokentässä (suom. huom.).

Kovin rajoittunut käsitys sanoisin. Mites esim. tavallinen vipukelkka, tehdäänkö siinä gravitaatiota vastaan työtä.

Mielestäni keskipakoiskelkkaa voidaan pyörittää vain gravitaatiokentässä; kelkan kyydissä oleva tuntee sekä gravitaation että keskihakuvoiman.

Mikä on keskipakoiskelkka?
Tarkoitatko hoijakkaa?
Kyllä se toimisi ilman kgravitaatiota.

petsku
Seuraa 
Viestejä1473
Liittynyt6.6.2009

Tässä on ensimmäisellä ja toisella sivulla kuvia, jotka ovat vähän kuten mainitsemani alkeisviipaleet leikkausvoimineen. On siinä toisella sivulla myös jotain havainnollistusta alkeisviipaleiden kokemista momenteistakin. Noissa kuvissa "alkeisviipaleeni" tosin ovat vähän isompia pätkiä.
Muuten en tiedä, onko tuo pdf niin asiaan liittyvää. Itse pyrin johdattelemaan lujuusopilliseen tarkasteluun siitä, miten vipu välittää kuorman voiman, ja miten tämä johtaa vivun taipumiseen sekä vivun käyttäytymiseen niinkuin se käyttäytyy.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat