het wiel en de as

een wiel en de as bestaat uit een cirkelvormig frame (het wiel) dat op een as of stang (de as) draait. In zijn vroegste vorm werd het waarschijnlijk gebruikt voor het verhogen van gewichten of water emmers uit putten.

Het werkingsprincipe kan het best worden verklaard door middel van een inrichting met een grote en een kleine versnelling die aan dezelfde as zijn bevestigd. De neiging van een kracht, F, uitgeoefend bij de straal R op de grote versnelling om de as te draaien is voldoende om de grotere kracht W bij de straal r op de kleine versnelling te overwinnen., De krachtversterking, of mechanisch voordeel, is gelijk aan de verhouding van de twee krachten (W:F) en ook gelijk aan de verhouding van de radii van de twee tandwielen (R:r).

wiel-en asopstellingen

twee wiel-en asopstellingen(A) met een grote versnelling en een kleine versnelling bevestigd aan dezelfde as of as, is een kracht F uitgeoefend in de straal R op de grote versnelling voldoende om de grotere kracht W in de straal r op de kleine versnelling, draai de as., B) in een trommel en een kabel waarmee gewichten kunnen worden verhoogd, kan een grote trommel met radius R worden gebruikt om een kleine trommel te draaien. Een toename van het mechanische voordeel kan worden verkregen door de grote trommel te gebruiken om een kleine trommel met twee radii en een katrolblok te draaien. Wanneer een kracht F wordt uitgeoefend op het touw dat om de grote trommel is gewikkeld, slingert het touw dat om de kleine trommel met twee radiussen is gewikkeld van d (straal r1) en op D (straal r2). De kracht W op de straal van het katrolblok P wordt gemakkelijk overwonnen en het bijgevoegde gewicht wordt opgetild.Encyclopædia Britannica, Inc.,

als de grote en kleine tandwielen worden vervangen door trommels met grote en kleine diameter die met touwen zijn omwikkeld, kunnen het wiel en de as gewichten heffen. Het gewicht dat wordt opgetild wordt aan het touw op de kleine trommel bevestigd en de operator trekt aan het touw op de grote trommel. In deze opstelling is het mechanische voordeel de straal van de grote trommel gedeeld door de straal van de kleine trommel. Een verhoging van het mechanische voordeel kan worden verkregen door gebruik te maken van een kleine trommel met twee radii, r1 en r2, en een katrolblok., Wanneer een kracht op de grote trommel wordt uitgeoefend, slingert de kabel op de kleine trommel op D en weg van d.

Een maat voor de beschikbare krachtversterking met het katrol-en-touwsysteem is de snelheidsverhouding, of de verhouding tussen de snelheid waarmee de kracht op de kabel wordt uitgeoefend (VF) en de snelheid waarmee het gewicht wordt verhoogd (VW). Deze verhouding is gelijk aan tweemaal de straal van de grote trommel gedeeld door het verschil in de straal van de kleinere trommels D en d. wiskundig uitgedrukt is de vergelijking VF/VW = 2R/(r2 – r1)., Het werkelijke mechanische voordeel W/F is minder dan deze snelheidsverhouding, afhankelijk van de wrijving. Een zeer groot mechanisch voordeel kan met deze opstelling worden verkregen door de twee kleinere trommels D en d van bijna gelijke straal te maken.