Ég er að draga 300 kg rör, hversu mikla þyngd dreg ég í raun og veru?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Ég er að draga 300 kg rör, hversu mikla þyngd dreg ég í raun og veru?
Spurningin í heild sinni hljóðaði svona:

Hæ. Ég er að reyna að finna út hvað ég er í raun að draga mikla þyngd en hef ekki rétta formúlu, ég er að draga 4 metra langt rör sem er 300 kg að þyngd og er með grófa möl undir. Getið þið hjálpað mér?

Erfitt er að svara spurningunni með nákvæmu svari þar sem ýmsar nauðsynlegar upplýsingar vantar, til að mynda:

• Hver eru málin á rörinu? Eru 4 metrar lengdin, þvermálið eða jafnvel radíus?
• Er verið að draga rörið í gegnum möl eða er það dregið eftir yfirborðinu? Hversu mikill hluti rörsins er í snertingu við yfirborðið?
• Úr hvaða efni er rörið? Hversu gróf er mölin?
• Hvað er átt við með „draga mikla þyngd“? Það má gera ráð fyrir að hér sé verið að spyrja um togkraft í einhverju bandi, en það gæti líka verið eitthvað allt annað. Einnig er vert að athuga að togkrafturinn er meiri í upphafi þegar rörinu er hraðað frá kyrrstöðu að dráttarhraða.
• Er verið að draga rörið lárétt eða eftir halla?

Ef spurningin væri „Hversu mikinn kraft þarf til að draga hlut eftir láréttu yfirborði á jöfnum hraða“ er hins vegar til einfalt svar.

Samkvæmt fyrsta lögmáli Newtons hreyfast hlutir á jöfnum hraða nema á þá verki kraftur. Út frá því mætti ætla að engan kraft þyrfti til að draga hlutinn á jöfnum hraða. Það á hins vegar eingöngu við ef enginn núningur er milli hlutarins og yfirborðsins eins og gildir um pökk á þythokkíborði (e. air hockey). Núningi er lýst með núningsstuðli sem er háður eiginleikum bæði hlutarins og yfirborðsins. Þessi stuðull getur tekið gildi frá 0, ef enginn núningur er til staðar, upp í mjög háar tölur ef yfirborðið og hluturinn eru mjög gróf. Núningskrafturinn, sem þarf að yfirstíga, er svo margfeldi núningsstuðulsins og þverkraftsins milli hlutar og yfirborðs. Á láréttum fleti er þverkrafturinn yfirleitt jafn þyngdarkraftinum sem er massi margfaldaður með þyngdarhröðun. Ef massi hlutarins og núningsstuðullinn er þekktur er því einfalt að reikna núningskraftinn.

Núningsstuðla er ekki auðvelt að reikna út og eru þeir yfirleitt mældir. Núningsstuðla fyrir nokkur algeng efni má finna á vefsíðunni Engineering Toolbox. Ef núningsstuðull er stærri en 1 þarf minni kraft til að lyfta hlutnum af yfirborðinu heldur en að draga hann eftir því.

Myndir:

• File:Artistic poses, plate VI; a man, écorché, pulling a rope. Li Wellcome V0018445.jpg - Wikimedia Commons. (Sótt 12.09.2018).
• Wikipedia - Drainage. (Sótt 11.9.2018). Birt undir leyfinu Creative Commons 3.0.

...