¿Cómo depende el límite de ruptura de un cable de su longitud y área transversal? [cerrado]

Así que estaba haciendo mi tarea de física y me encontré atascado en esta pregunta:

Se debe utilizar un nuevo material compuesto para el cable de transporte de un ascensor. En una serie de pruebas en el laboratorio, para un 2.5 trozo de cable de m de largo con un área de sección transversal de 0.3 metro metro 2 se encontró que se rompe en 1100 norte . El cable previsto para el ascensor ( metro = 2 t ) debiera ser 20 metro largo y 1.2 metro metro en diámetro. ¿Este material es adecuado para cumplir con las especificaciones deseadas?

Escribí todo lo que he dado, a saber:

  • 1er caso (prueba de laboratorio):

    • yo 1 = 2.5 metro
    • A 1 = 3 10 7 metro 2
    • F 1 = 1100 norte
  • 2º caso (cable en uso):

    • yo 2 = 20 metro
    • d A 2 = 0.0012 metro A 2 4.5216 10 6 metro
    • metro = 2000 k gramo F 2 = metro gramo = 19620 norte

Pero cuando trato de usar las ecuaciones apropiadas, me sigo atascando en ecuaciones con dos variables.

Yo sé eso F = mi A yo Δ yo , mi = F yo A Δ yo y mi pag o t = 1 2 D Δ yo = 1 2 mi A yo Δ yo , pero no sé qué mi o Δ yo son.

Siento que me estoy perdiendo algo obvio aquí. Podría usar un empujón en la dirección correcta, tal vez una ecuación que podría haber pasado por alto.

Respuestas (1)

La longitud del cable no importa, debe preocuparse por la sección transversal. Piense en el cable grueso como si estuviera compuesto por muchos hilos del cable delgado, cada uno con una fracción del peso total.

¿Cuántos hilos habría? ¿Qué fuerza llevaría cada uno de ellos?

Nota: la dimensión de un cable se proporcionó como área de sección transversal; el otro se dio como diámetro. Necesita trabajar un poco más para averiguar la conversión correcta... (usted escribió A 2 = 0.012   metro pero dieron el diámetro, no el área - y 1,2 mm = 0,0012 m).

Por cierto, 1,2 mm parece terriblemente delgado para un cable de ascensor. Independientemente del resultado del cálculo, no me gustaría estar en una cabina de ascensor colgando de una cuerda delgada como esa.

Oh dios, sí, pasé totalmente las unidades allí, gracias
Entonces, según esta lógica, el cable no sería lo suficientemente fuerte, ya que A 2 es aproximadamente 15 A 1 , pero F 2 es sobre 17 F 1 , ¿lo estoy haciendo bien?
No revisé tus matemáticas, pero el razonamiento parece correcto. Tenga en cuenta también que le gustaría un ENORME factor de seguridad en su cable. No solo "no se rompe bajo la carga estática del ascensor", sino que "no se rompe cuando el ascensor está completamente cargado, baja rápidamente y luego se activan los frenos".
Todavía no puedo entender por qué se nos permite omitir la longitud. Después de todo, tiene en cuenta la ecuación de la fuerza. ¿Quieres decir que la longitud y Δ yo ¿No será constante de todos modos, ya que es un ascensor y, por lo tanto, se puede descuidar?
Si el cable se rompe depende solo de la sección transversal, eso determina la tensión (fuerza por área). Cuánto se estira depende de la sección transversal y la longitud.