Zadanie Zadanie 6.2.6: Odkręcanie śruby za pomocą klucza i zasada równowagi momentów sił

Punkty
3 pkt
Dział
Bryła sztywna · Moment siły. I zasada dynamiki dla ruchu obrotowego
Trudność
Poziom trudności: trudne
Mechanik odkręca zapieczoną śrubę mocującą koło za pomocą klucza o długości poziomego ramienia L=40 cmL = 40\,\text{cm}. Klucz zakończony jest tulejką osadzoną na sześciokątnym łbie śruby o średnicy zewnętrznej d=24 mmd = 24\,\text{mm} (promień r=12 mmr = 12\,\text{mm}). Mechanik o masie m=75 kgm = 75\,\text{kg} staje całym ciężarem na końcu poziomego ramienia klucza. Przyjmując przyspieszenie ziemskie g=9,81 m/s2g = 9{,}81\,\text{m/s}^2, oblicz wartość siły nacisku FF wywieranej przez tulejkę klucza na krawędź łba śruby, zakładając równowagę momentów sił względem osi obrotu śruby.

Odpowiedź i wynik końcowy

Wartość siły nacisku wywieranej przez tulejkę klucza na krawędź łba śruby wynosi: F=m⋅g⋅Lr=75 kg⋅9,81 m/s2⋅0,4 m0,012 m=24 525 N≈24,5 kNF = \frac{m \cdot g \cdot L}{r} = \frac{75\text{ kg} \cdot 9{,}81\text{ m/s}^2 \cdot 0{,}4\text{ m}}{0{,}012\text{ m}} = 24\,525\text{ N} \approx 24{,}5\text{ kN}
Ilustracja do zadaniaSchemat sił działających na klucz: ciężar mechanika mg oraz reakcja F na styku tulejki z łbem śruby. Jej wartość jest równa sile nacisku tulejki na śrubę, a ramię wynosi r=d/2.OL = 40 cmd = 24 mmmgF