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De Goma De La Banda De Las Fuerzas

Tengo una pregunta con respecto a la fuerza de una banda que se coloca en un objeto. Decir que tengo una banda de goma envuelta alrededor de 2 clavijas en una cierta distancia, y la distancia sé que las libras de fuerza por pulgada es tirando. Por ejemplo, si las clavijas están ubicadas de tal forma que la banda se estira hasta 52 pulgadas, la fuerza de las bandas que se aplican a las clavijas son 57.6 libras por pulgada.

Mi pregunta tiene que ver con lo que sucede con la adición de un tercer peg? Si puedo hacer un triángulo con las clavijas que hace que un triángulo con la misma altura, es decir, de 52 pulgadas, pero la base es ahora de 24 pulgadas. ¿Qué sería de la fuerza tirando hacia abajo (no a lo largo de la banda en sí) desde el punto más alto del triángulo hacia el 24 pulgadas de la base?

La longitud libre de la banda es de 41 pulgadas(peg peg).

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Dan Herbert Puntos 38336

Con dos clavijas, hay dos tiras de goma que trabajan en paralelo, contribuyendo a una total rigidez $K_{\rm total} = 57.6 \;\rm lbf/in$. Así, cada tira es $K = 28.8\;\rm lbf/in$.

Con los tres clavijas ahora tiene dos tiras en la 26° aparte o 13° de la vertical de cada uno. La constante de resorte efectiva en la dirección vertical es lo $K_{eff} =2 K \cos^2(13^\circ) = 54.68\; \rm lbf/in$. Una de las $\cos(13^\circ)$ viene de la fuerza de proyección vertical, y el segundo desde el desplazamiento de la proyección vertical de a lo largo del lado del triángulo.

Otra forma de obtener el mismo resultado si la base es $b$ y la altura es de $h$ es

$$ K_{eff} = \frac{8 h^2}{b^2+4 h^2} K $$ $$ = \frac{8*52^2}{24^2+4*52^2} 28.8 = 54.68 $$

Pero también la fuerza de estiramiento valor ha cambiado. Para conseguir esto se necesita la longitud libre de la banda que no es dado y no puede ser calculado a partir de los valores dados.

Edición 1 Con los valores dados, se me ocurrió la siguiente fuerza en la parte superior pin

$$ F = \frac{288 h \left( \sqrt{b^2+4 h^2}+b-82\right)}{5 \sqrt{b^2+4 h^2}} $$

Así que con dos pines $b=0$, $h=52$ la fuerza es $F=633.6\;\rm lbf$ con la rigidez $K_{eff}=\frac{\partial F}{\partial h}=57.6$.

Con tres pines y $b=24$, $h=52$ la fuerza es $F=1367.6\;\rm lbf$ y la rigidez $K_{eff}=\frac{\partial F}{\partial h}=56.02$.

Por qué ? La fuerza sobre el pin es igual a dos veces la tensión proyectada verticalmente (a partir de un Diagrama de Cuerpo Libre del pasador).

$$ F = 2 T \cos\left(\frac{\theta}{2}\right) $$

con $\cos\left(\frac{\theta}{2}\right) = \frac{h}{\sqrt{\left(\frac{b}{2}\right)^2+h^2}}$ y la tensión de la $T = K (L-L_0) $. La inicial de la longitud de la banda es $L_0 = 2\cdot 41 = 82\;\rm in$ y la rigidez de cada tira es en realidad $K = 14.4\;\rm lbf/in$. Esto viene de $K_{eff}=4\,K$ al $b=0$ e con $K_{eff}=57.6\;\rm lbf/in$.

La longitud de la banda de goma es la circunferencia de un triángulo con base $b$ y la altura de la $h$

$$ L = b + 2 \sqrt{\left(\frac{b}{2}\right)^2 + h^2} $$

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