Pertimbangkan untuk membangun gedung pencakar langit. Atau bahkan hanya sekedar rumah dua lantai. Untuk mencapai puncak membutuhkan bebatuan dan beton yang berat dalam jumlah besar. Tidak ada derek listrik. apa yang kamu lakukan
Dulu jawabannya adalah sistem katrol. Itu tidak cantik. Itu melelahkan. Tapi itu berhasil. Kebanyakan orang melewatkan ini. Truk derek modern masih menggunakan prinsip yang sama. Itu tidak berubah selama berabad-abad.
Kata “katrol” berasal dari kata Jerman “Flaschenzug”. Saat Anda melihat ini, Anda mungkin berpikir tentang botol kaca. tidak. Dalam hal ini, “botol” (Flasche) hanyalah wadah dari satu atau lebih roda atau rol. Bungkus tali di sekeliling mereka. Itu saja. Bentuk geometris sederhana dapat melakukan pekerjaan berat.
Penjelasan Katrol Sederhana
Mari kita lihat pengaturan dasarnya. Bayangkan Anda memiliki dua roda.
Satu roda dipasang pada balok di atasnya. Itu tidak bergerak. Roda lainnya kendor. Itu menggantung. Pasangkan benda berat seperti batu, balok, atau orang ke roda bawahnya yang longgar.
Sekarang ambil talinya. Ikat salah satu ujungnya ke roda atas yang tetap. Tarik tali ke bawah di bawah roda yang longgar dan kembali ke atas roda yang tetap. Dari roda paling atas, talinya digantung ke bawah. Ini adalah tempat untuk menarik.
Anda dapat menggunakan otot Anda untuk menarik. Atau seekor kuda. Atau seekor sapi. Atau mesinnya. Sumber tenaga tidak mengubah prinsip fisika.
Matematika Usaha
Di sinilah hal menjadi menarik. Katakanlah Anda menarik talinya ke bawah. Anda menariknya tepat dua meter. Jarak imbang ini disebut jarak upaya (awalnya Kraftweg ).
Berapa banyak beban yang bisa diambil?
1 meter.
Hanya satu.
Mengapa? Karena talinya terlipat menjadi dua di antara kedua roda. Ketegangan pada tali menopang beban. Beban tersebut dibagi antara kedua bagian tali. Oleh karena itu, setiap kenaikan 1 meter harus ditarik tali sepanjang 2 meter.
Ini bukan bug. Ini adalah sebuah fitur.
Aturan Emas Mekanika
Kompromi ini mengikuti apa yang oleh para fisikawan disebut sebagai “Aturan Emas Mekanika”.
Aturannya sederhana. Anda tidak bisa mendapatkan apa pun secara gratis. Jika Anda ingin mengurangi gaya yang diperlukan untuk mengangkat, Anda harus membayar penalti jarak.
Anda melepaskan jarak untuk mendapatkan kekuatan.
Jika tali ditarik dua kali sejauh beban ditarik, maka gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban hanya setengah. Jika batu tersebut memiliki berat 1000 kilogram, Anda hanya perlu menggunakan gaya yang setara dengan mengangkat 500 kilogram. Ini masih sangat berat. Tapi itu bisa dinaikkan.
Tanpa keunggulan mekanis ini, banyak tugas konstruksi tidak mungkin dilakukan. Kami mengandalkan susunan roda dan tali yang sederhana ini untuk memindahkan benda yang seharusnya dihancurkan. Ini bukan sihir. Itu hanya geometri. Dan itu masih menahan bangunan kita sampai sekarang.
