Szíjtárcsák és csigák; A fizika alapismeretei
A fix szerep¶
A szíjtárcsa egy tárcsából áll, amelynek a kerülete mentén horony van egy kötél befogadására. A henger tengely körül forgatható.
Ha egy henger olyan módon van rögzítve, hogy el tudjon forogni, de ne mozduljon el, akkor rögzített görgőnek vagy tárcsának nevezzük.
Súlyemelés rögzített henger segítségével. A húzóerő iránya tetszés szerint változtatható, a húzóerő mennyisége nem változik.
Egy rögzített szerep megváltoztatja az erő irányát, de nem annak nagyságát. [1] Ily módon egyetlen erő sem „spórolódik meg”, de például egy teher emelésekor a saját súlya is felhasználható húzóerőként. A rögzített görgő további előnye, hogy a teher emelésekor nem feltétlenül kell a húzás irányába (a teher fölé) állnia, hanem kedvezőbb helyzetbe kerülhet.
A laza szerep¶
Egy kötélhurokban lógó "laza" csiga segítségével az irány nem változtatható meg - mint egy rögzített tárcsánál -, de az alkalmazandó erő mértéke megváltoztatható. Ehhez a kötél egyik vége a terhelés feletti bármely ponthoz van rögzítve.
Súlyemelés egy laza henger segítségével. A húzóerő mennyisége a felére csökken, a húzóerő iránya ugyanaz marad.
Ha a henger súlya elhanyagolható az emelendő teher súlyához képest, a szükséges húzóerő mértékét a laza henger felezi.
A tárcsa rendszer¶
Az energiatakarékos eszköz laza szerepét többnyire fix szereppel együtt alkalmazzák az alkalmazott erő irányának megváltoztatása érdekében. Két (legalább) laza és rögzített henger kombinációját tárcsatömbnek nevezzük.
Szíjtárcsa két teherhordó kötéldarabbal. A húzóerő mennyisége a felére csökken, és az iránya megváltozik.
A csigarendszeren a szükséges húzóerő a kötéldarabok számából adódik, amelyeken a felvetendő teher eloszlik. Bármely kötéldarab, amely egy rögzített tárcsa (vagy egy fali kampó) és egy laza tárcsa között fut, teherhordó kötéldarabnak minősül. [2] A következő erőcsökkentési eredmények teherhordó kötélszakaszok esetében:
(1) ¶
Ennek megfelelően azonban a húzókötelet az emelési magassághoz képest hosszúsággal kell meghúzni:
Szíjtárcsa négy teherhordó kötéldarabbal. A húzóerő mennyisége a súly negyedének felel meg.
A görgők geometriai elrendezése (egymás fölött vagy egymás mögött) lényegtelen a tárcsa rendszer működése szempontjából.
| [1] | A súrlódási erő rögzített hengerrel általában nagyon alacsony. Ezért az alapszámítások során többnyire elhanyagolják. |
| [2] | Ha a húzóerő lefelé hat a kötél laza végén, akkor ezt a kötelet nem szabad megszámolni, mivel megegyezik az utolsó "teherbíró" kötéldarabbal (az utolsó rögzített tárcsa csak lefelé tereli a húzóerőt). |
Vannak kísérletek és gyakorlatok ehhez a szakaszhoz .