Atwood-Maschine: Kraft auf Riemenscheibe

Das folgende Diagramm erklärt, wie sich die Riemenscheibe anfühlt$2T$nach unten zwingen:

Wenn die Riemenscheibe masselos und reibungsfrei ist, sollte die Normalkraft nach oben im Freikörperdiagramm der Riemenscheibe gleich der gesamten nach unten gerichteten Kraft sein, da sie sich nicht vertikal bewegt (denken Sie daran, dass im Idealfall die Spannung der Saite gleich ist auf beiden Seiten der Riemenscheibe).

Da das Seil an beiden Seiten der Rolle nach unten zieht, beträgt die auf die Rolle ausgeübte Gesamtkraft 2T.

Wenn sowohl die Riemenscheibe als auch die Saite masselos sind, erfährt sie die doppelte Spannkraft in Abwärtsrichtung, und wenn die Riemenscheibe nicht masselos ist und etwas Masse hat$m$dann wird es nämlich zwei Kräfte erfahren$mg$Und$2T$.

Im Bild übt die Saite eine Kraft aus$T$auf beide Blöcke und im Gegenzug üben die beiden Blöcke eine Kraft aus$T$auf beiden Saiten in Abwärtsrichtung . Da die Saite an der Rolle befestigt ist, muss eine Kraft wirken$F$wirkt auf die Saite, um die auszugleichen$2T$Kraft auf die Saite als Ganzes und diese Kraft wird von der Riemenscheibe in Kontakt mit der Saite bereitgestellt, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

[ Hier$F_{sp}$stellen die Kraft auf die Saite durch die Riemenscheibe dar,$F_{ps}$stellen die Kraft auf die Riemenscheibe durch die Schnur dar,$T_{sb}$stellen die Spannkraft auf die Saite durch den Block dar.]

Da gilt jetzt die Riemenscheibe$2T$Kraft auf die Saite in Kontakt in Aufwärtsrichtung, also wirkt auch die Saite in Kontakt$2T$Kraft auf die Riemenscheibe , aber in entgegengesetzte Richtungen, dh nach unten . Wenn die Riemenscheibe klappbar ist, dann die nach unten$2T$Kraft wird durch die Kraft ausgeglichen, die durch das Scharnier auf die Riemenscheibe in Aufwärtsrichtung ausgeübt wird.)