¿Un globo utilizable como punto de anclaje para una polea?

Question

Para una física/ ingeniería del concurso, quiero usar un globo grande como un punto de anclaje para una polea. Esto me permitiría levantar y dejar caer las masas.

Sin embargo, en las pruebas, cuando me tire de la polea del globo sólo reduce y cuando me deje de tirar de la cadena, el globo se eleva con el elemento en el remolque.

Mi teoría de por qué esto no funciona tiene que ver con el impulso de los globos vs el dispositivo que se levantó

Es el globo no es lo suficientemente grande? Debo usar múltiples? Esto es incluso posible?

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Aquí está una ilustración y una mejor descripción:

Si me gustaría usar un globo para sostener una polea para permitir que los elementos a ser levantado en el cielo.

En un mundo real de prueba, cuando me tire de la cuerda de elevación (línea marrón). El globo disminuye. Cuando yo deje de tirar, el globo se eleva la carga de vuelta a la posición original.

Edit 2

Algunas observaciones más que puede ayudar a la discusión:

• Existen pautas que atar el globo en su lugar seguirá aumentando si se puede.
• No importa cuán suavemente me tire de la polea de la línea el balón de baja.
• Como se señaló en un comentario más abajo, estimo que el globo es capaz de levantar de 4 a 6 libras total y la carga es de sólo 1/4 a 1/2 lbs
• La fricción de la polea es muy pequeño, es libre de girar y las líneas que en este caso son pequeñas cadenas

También, mientras que todo lo que tengo es mi reacción instintiva de ver y sentir las fuerzas; me gustaría dirigir la atención hacia el impulso y/o la inercia del globo. Parece "más fácil" para mover el globo. Lo hace volver a su equilibrio, pero parece más fácil para afectar con fuerzas pequeñas. Quizás debido a su pequeña masa?

Answer 1

No creo que esto puede funcionar, incluso con la aclaración de que el globo está atado a la tierra. Vamos a identificar todas las fuerzas. El globo tiene una flotabilidad, tirando de ella hacia arriba. Voy a llamar a ese $F_b$ b de globo o de flotación). El globo tira de la polea. Voy a llamar a la tensión en la cuerda de anclaje de la polea de la tierra $F_s$ (de apuesta). Que tira de la polea de abajo. La gravedad hace que el paquete de abajo($F_p$ para la carga útil). A continuación, tire de la cuerda con una fuerza aplicada $F_a$. Que la fuerza se detiene en la carga, y abajo en la polea doble.

Hay dos casos, equlibrium y no eqilibrium:

1. en equilibrio, no hay fuerza neta sobre la carga, por lo $F_p = F_a$. También no hay ninguna fuerza neta sobre la polea, por lo $2F_a + F_s = F_b$. La combinación y la reordenación de las condiciones le otorga el $2F_p = F_b - F_s$. En este caso, imagine que usted está sosteniendo la cuerda con la suficiente tensión para mantener todo lo que se mueva.
2. Ahora tire de la cuerda un poco más difícil, por lo $F_a$ aumenta, y ahora $F_a > F_p$. Vamos a calcular la fuerza neta sobre la polea. Es $2F_a + F_s - F_b$. Sustituyendo en la ecuación anterior nos da $2F_a + F_b - 2F_p - F_b = 2(F_a - F_p) > 0$. De modo que la polea se mueve hacia abajo.

Que el resultado es independiente de la flotabilidad de su globo. Normalmente estas cosas pueden funcionar debido a que la polea se vio obligado a no moverse. No veo cómo hacerlo aquí: cualquier aumento en la $F_b$ será compensado por una coincidencia con el aumento de la $F_s$.

Answer 2

Por una simple polea del peso de la carga y la fuerza que se está aplicando en el otro extremo de la cuerda. Cuando usted está tratando de tirar el peso hacia arriba, se está aplicando adicionales fuerza hacia abajo en el globo, de modo que el total de su fuerza hacia abajo 2 veces el peso de la carga útil. La fuerza hacia arriba del globo es menos que eso, de modo que el globo desciende hasta que he dejado de tirar, a continuación, el globo sólo tiene que levantar la masa de la carga útil, así que va de nuevo.

El problema al que se enfrentan es que para no descender al tirar de la polea, el globo se necesita para ser capaz de levantar 2 veces el peso de la carga útil. Así que, va a ascender con la carga útil cuando usted no está tirando!

Answer 3

Cuando intenta tirar de la cuerda a través de la polea de un componente de la fuerza aplicada de la ley de abajo, como se muestra en la figura debido a que la fuerza hacia abajo debida a la masa y a los fco(θ) superar la fuerza aplicada por el balón y se inicio la venida de abajo. Pero cuando usted deja de aplicar la fuerza de nuevo la fuerza aplicada por el globo aumenta y se inicio el levantamiento y la misa de inicio del aumento como de la longitud de la cadena es menor en comparación con el anterior y el balón comience a elevarse hasta al las fuerzas están equilibradas

Para detener esta de acuerdo conmigo puede utilizar una polea con el mecanismo de la cerradura lo que le permite decidir cuando la polea está libre para girar y cuando no es el control que se'e mecanismo con otra cuerda, y también debe utilizar una polea con dientes en el lado que está en contacto con el ingenio de la cuerda y una más grande del globo con una fuerza de empuje mayor que la fuerza aplicada por la carga . Qué va a pasar por esto hasta cuando se va a celebrar el globo el globo se aplica una fuerza que será mayor que el peso de la carga útil que puede provocar que se elevan hasta aquí la labor del mecanismo de bloqueo y en la superficie de los dientes viene cuando quieres subir de que la carga se suelte la polea y va a empezar a rodar permitiendo que la carga se levante y cuando se desea detener el aumento de simplemente bloquear la polea y el teethed polea evitar el deslizamiento de la cuerda más de lo que puede hacer que se levanten. Y usted también debe tener otro grove en el lado de la polea equipado con una cuerda de modo que si usted quiere traer a la carga hacia abajo se puede tirar de la cuerda para hacer que la polea gire en la dirección opuesta, haciendo que se desciende. Espero que ayudó a usted, si usted tiene cualquier problema en la comprensión de mi idea hágamelo saber

Answer 4

Después de ojear a través de las otras respuestas, parece que nadie está pensando en la fricción. Me cuesta creer que la fuerza de fricción en este sistema sería insignificante. Aún así, voy a hacerlo así. Porque, en cualquier caso, sólo puedo ver a este trabajo si el globo tiene una alta flotabilidad, mientras que se evita la posibilidad de ascender a su máxima altura en el techo.

Colin McFaul pone su dedo sobre la cuestión de vital importancia: si el balón está sólo permitido ascender a su máxima altura, por supuesto, tirando de ella haré descender. Fue en equilibrio! Todas las fuerzas se anulan el uno al otro perfectamente en equilibrio. Por lo que poner un extra de fuerza hacia abajo (tirando de la cuerda) va a hacer que se mueva hacia una nueva posición de equilibrio a una altura menor.

Esto no sucede si se mantiene el globo de vuelta, no dejes que se te suba a la máxima altura de su flotabilidad permite. En otras palabras: el uso de un techo. Entonces, si el techo es lo suficientemente baja (o a la inversa, si la flotabilidad si es suficientemente fuerte) tirando de la cuerda va a agregar un adicional de fuerza hacia abajo, pero el balón aún tiene algunos extra de flotabilidad en la misma (que se podía convertir en altura extra debido a que el techo) por lo que se quedará donde está por un rato más, hasta que no puede mantener el equilibrio en la misma posición.

Así que eso es lo que me gustaría probar: el uso de un techo. Que sea suficientemente baja y obtener la mayor cantidad de flotabilidad del globo(s) como sea posible.

Answer 5

Pensar fuera de la caja me han traído una respuesta a esto que la obra sobre papel. Mediante el uso de las fuerzas mencionadas en la pregunta original (el Globo ascensor @ 6 libras de carga y @ 8oz) he incluido las siguientes fuerzas como necesarios para diseñar una solución. En primer lugar el peso de+la gravedad de la polea (I lista en 4oz), secundaria sistema de polea (.5oz la fuerza de fricción que voy a elaborar más tarde), la carga útil de la cuerda (I lista en 2oz) y la fuerza de tracción (2lbs por tug). La configuración de esta se basa en tomar las líneas de guía bajar el ascensor globo y que en su lugar de adjuntar 2 series de 3 líneas de guía para otras dos poleas que están ancladas alrededor de 2 pies por debajo de la carga del globo cuando está en reposo. Estos dos poleas se mantienen a flote por dos mini globos de cada anclado a ambos lados de cada polea de mantener un justo por encima de la otra en el aire. Para completar la configuración de la polea principal está conectado directamente a la parte inferior de la carga del globo. la cuerda se utiliza para levantar la carga es alimentada a través de los dos offset poleas debajo de la carga del globo y, a continuación, se alimenta a través de la polea principal conectado a la carga del globo, en esencia, la creación de dos sistemas diferentes de poleas para esto sin aumentar el peso de la carga útil/polea principal. La idea es que no se ancla el globo, pero el uso del globo levante como una fuerza dinámica en la adición a la atracción de la fuerza aplicada durante cada tirón a la cuerda. Como cada uno de los remolcadores se aplica a los sistemas de poleas se reduce la fuerza necesaria para tirar de la carga con el sistema de la polea secundaria rectores de la línea para que el sistema no va a la deriva con cada tirón. Después de cada tirón de la carga balón se permitió el incremento tirando de la capacidad de carga, además de la fuerza aplicada durante cada uno de los remolcadores. Por no anclar el globo permitimos que el globo para hacer la mayor parte de la tira.