Você pode calcular a força e a ação dos sistemas de polias através da aplicação das leis do movimento de Newton. A segunda lei trabalha com força e aceleração; a terceira lei indica a direção das forças e como a força da tensão equilibra a força da gravidade.
Polias: Os altos e baixos

Uma polia é uma roda giratória montada que tem uma borda convexa curvada com uma corda, cinto ou corrente que pode se mover ao longo do aro da roda para mudar a direção de uma força de tração. Modifica ou reduz o esforço necessário para mover objetos pesados, como motores de automóveis e elevadores. Um sistema básico de polias tem um objeto conectado a uma extremidade, enquanto uma força controladora, como os músculos ou o motor de uma pessoa, puxa da outra extremidade. Um sistema de polias Atwood possui as duas extremidades do cabo da polia conectadas aos objetos. Se os dois objetos tiverem o mesmo peso, a polia não se moverá; no entanto, um pequeno puxão de cada lado os moverá em uma direção ou na outra. Se as cargas forem diferentes, a mais pesada se acelerará enquanto a carga mais leve se acelera.
Sistema básico de polias

Segunda lei de Newton, F (força) \u003d M (massa) x A (aceleração) assume a polia não tem atrito e você ignora a massa da polia. A terceira lei de Newton diz que, para cada ação, há uma reação igual e oposta; portanto, a força total do sistema F será igual à força na corda ou T (tensão) + G (força da gravidade) puxando a carga. Em um sistema básico de polias, se você exercer uma força maior que a massa, sua massa acelerará, fazendo com que o F seja negativo. Se a massa acelerar, F é positivo.

Calcule a tensão na corda usando a seguinte equação: T \u003d M x A. Quatro exemplos, se você estiver tentando encontrar T em um sistema básico de polias com um massa anexa de 9g acelerando para cima a 2m /s² e então T \u003d 9g x 2m /s² \u003d 18gm /s² ou 18N (newtons).

Calcule a força causada pela gravidade no sistema básico de polias usando a seguinte equação: G \u003d M xn (aceleração gravitacional). A aceleração gravitacional é uma constante igual a 9,8 m /s². A massa M \u003d 9g, então G \u003d 9g x 9,8 m /s² \u003d 88,2gm /s² ou 88,2 newtons.

Insira a tensão e a força gravitacional que você acabou de calcular na equação original: -F \u003d T + G \u003d 18N + 88,2N \u003d 106,2N. A força é negativa porque o objeto no sistema de polias está acelerando para cima. O negativo da força é movido para a solução, de modo que F \u003d -106,2N.
Sistema de polias de Atwood

As equações F (1) \u003d T (1) - G (1) e F ( 2) \u003d -T (2) + G (2), assuma que a polia não tem atrito ou massa. Ele também assume que a massa dois é maior que a massa um. Caso contrário, troque as equações.

Calcule a tensão nos dois lados do sistema de polias usando uma calculadora para resolver as seguintes equações: T (1) \u003d M (1) x A (1) e T (2) \u003d M (2) x A (2). Por exemplo, a massa do primeiro objeto é igual a 3g, a massa do segundo objeto é igual a 6g e os dois lados da corda têm a mesma aceleração igual a 6,6m /s². Nesse caso, T (1) \u003d 3g x 6,6m /s² \u003d 19,8N e T (2) \u003d 6g x 6,6m /s² \u003d 39,6N.

Calcule a força causada pela gravidade na polia básica sistema usando a seguinte equação: G (1) \u003d M (1) xn e G (2) \u003d M (2) x n. A aceleração gravitacional n é uma constante igual a 9,8 m /s². Se a primeira massa M (1) \u003d 3g e a segunda massa M (2) \u003d 6g, então G (1) \u003d 3g x 9,8 m /s² \u003d 29,4N e G (2) \u003d 6g x 9,8 m /s² \u003d 58,8 N.

Insira as tensões e forças gravitacionais previamente calculadas para ambos os objetos nas equações originais. Para o primeiro objeto F (1) \u003d T (1) - G (1) \u003d 19,8N - 29,4N \u003d -9,6N, e para o segundo objeto F (2) \u003d -T (2) + G (2) \u003d -39,6N + 58,8N \u003d 19,2N. O fato de que a força do segundo objeto é maior que o primeiro e que a força do primeiro objeto é negativa mostra que o primeiro objeto está acelerando para cima enquanto o segundo objeto está se movendo para baixo.