As forças vetoriais tornam-se aparentes sempre que há um ângulo interno maior que 0 ° entre dois ou mais componentes de uma amarração ou pontos de ancoragem. Para facilitar a explicação, um vetor de força normalmente tenta puxar tanto horizontal quanto verticalmente. Isso tem um efeito multiplicador sobre as cargas que são sentidas nos pontos de ancoragem e da mesma forma a tensão exercida nos equipamentos de amarração, sejam cabos, eslingas, cintas ou correntes. Força é uma influência que tem magnitude e direção, normalmente é dada na unidade dinâmica de Newtons (N). Para facilitar a explicação, usamos quilogramas nesta página.
O básico
Para começar com o básico, se imaginarmos uma carga de 100 kg suspensa igualmente onde ambas compartilham igualmente metade do peso da carga. Na situação ilustrada abaixo, o peso da carga = 100kg. A carga é suportada por dois pontos de ancoragem (pontos em amarelo) de configuração igual, sem ângulo interno, portanto 100kg / 2 = 50kg. Isso significa que cada ponto de ancoragem (ponto amarelo) estão sujeitos a 50 kg ou 50% do peso das cargas.
Forças vetoriais: o básico
O Ângulo Ideal
Conforme o ângulo interno entre o ponto de ancoragem da amarração aumenta, então forças adicionais (forças vetoriais) começam a ser aplicadas a cada eslinga / ponto de ancoragem. Ao amarrar cabos, o ‘ângulo ideal’ é de aproximadamente 45 °, no ângulo ideal haveria 54% do peso das cargas sendo distribuído para cada dispositivo de ancoragem. Embora isso seja mais da metade do peso original da carga, ainda ganhamos uma vantagem ao compartilhá-lo entre os dois pontos de ancoragem.
Um ângulo interno de 90° entre cordas e componentes de amarração às vezes é chamado de ângulo ‘OK’. Neste ângulo 71% do peso das cargas será distribuído para cada componente da ancoragem, então neste exemplo isso será 71kg. Frequentemente, é mais fácil estimar aproximadamente 90 ° ou um ângulo reto ao realizar tarefas de montagem. Ao permanecer nesse ângulo ou abaixo dele, você garante que não carregue os componentes da ancoragem com forças excessivas.
Forças vetoriais: o ângulo ‘OK’
O Ângulo Crítico
Uma maneira básica de entender o efeito das forças vetoriais é imaginar que se um círculo completo for igual a 360° e for dividido em três partes iguais, terminaremos com três ângulos de 120°, como mostra a ilustração à baixo. Um ângulo interno de 120 ° também é definido como o ‘ângulo crítico‘. Como tudo está em equilíbrio no ângulo crítico de 120°, seja qual for o peso da carga é o que estamos exercendo para cada ponto de ancoragem e cada item do equipamento de amarração. Portanto, neste exemplo, é 100kg ou 100% do peso das cargas.
Forças vetoriais: o ângulo crítico
Os Cálculos
As forças vetoriais podem ser calculadas por meio de fórmulas matemáticas. Até agora, nesta página, usamos quilogramas para representar as cargas nas ilustrações. Como um quilograma é uma medida de massa, deve ser convertido em peso (Newtons) para calcular a força resultante corretamente. Contanto que os componentes de amarração estejam compartilhando o peso da carga igualmente, como em uma suspensão em ‘Y’, então a seguinte equação pode ser usada: Onde: F é a força resultante exercida em cada ancoragem. w é o peso da carga. α é o ângulo interno entre as duas eslingas.
Forças vetoriais: o ângulo crítico
lembre-se: Força é uma influência que tem magnitude e direção, normalmente é dada na unidade dinâmica de Newtons (N). Para simplificar, usamos quilogramas para os exemplos nesta página.
Este gráfico exibe a força resultante aplicada a cada ponto de ancoragem / componente de amarração quando a carga é igualmente compartilhada em uma configuração de amarração em Y. A proporção também é fornecida em porcentagens, pois geralmente é uma maneira mais fácil de calcular as forças relevantes para o peso específico da carga.
Gráfico de força vetorial
Observe que quando o ângulo crítico de 120° é excedido, essas forças aumentam dramaticamente. Se um ângulo de 175° puder ser alcançado (situação vista em grande parte das linhas de vida, tanto flexivel quanto rígida), então, com uma carga de 100 kg, haveria quase 1150 kg sendo sentidos por cada componente da âncoragem. Algo que vale a pena ter em mente ao trabalhar com tecnicas de resgate, tirolesas e linhas de vida!
tirolesa
sistema de resgate
Usando o fator percentual
Nem sempre a carga pesará 100 kg; é muito mais fácil calcular as forças vetoriais relevantes a partir de uma relação percentual. Isso pode ser alcançado usando a fórmula: Por exemplo, se tivéssemos uma carga pesando 76 kg suspensa de uma configuração de amarração em Y com um ângulo interno de 75°, então:
Ângulo
% fator
Ângulo
% fator
Ângulo
% fator
0 °
50,0
65 °
59,3
130 °
118,3
5 °
50,1
70 °
59,3
135 °
130,6
10 °
50,2
75 °
63,0
140 °
146,2
15 °
50,4
80 °
65,3
145 °
166,8
20 °
50,8
85 °
67,8
150 °
193,2
25 °
51,2
90 °
70,7
155 °
231,0
30 °
51,8
95 °
74,0
160 °
287,9
35 °
52,4
100 °
77,8
165 °
383,1
40 °
53,2
105 °
82,1
170 °
573,7
45 °
54,1
110 °
87,2
175 °
1146,9
50 °
55,2
115 °
93,1
180 °
∞
55 °
56,4
120 °
100,0
60 °
57,7
125 °
108,9
Gráfico de força vetorial
O gráfico abaixo mostra a relação entre o ângulo interno e a proporção da porcentagem. A 180° esta linha continuaria a subir verticalmente, o que significa que do ponto de vista matemático a força exercida em cada ponto de ancoragem seria infinita.
Gráfico de força vetorial
Problema Um-Oitenta
O que aconteceria se pudéssemos realmente atingir um ângulo interno de 180°? Embora isso fosse fisicamente impossível, já que a corda ou fitas de ancoragem se desviariam com seu próprio peso. Um ângulo interno perfeito de 180° produziria uma quantidade infinita de força exercida nos componentes de amarração e pontos de ancoragem.
Problema Um-Oitenta
A razão para isso é que ao tentar calcular as forças usando a equação resultaria em um número sendo dividido por 0. É impossível dividir um número por zero, tente isso em uma calculadora e um E ou mensagem de erro será exibido.
Onde mais as forças vetoriais são encontradas?
Essas forças vetoriais adicionais também ocorrerão sempre que ângulos internos entre o equipamento de amarração e as cargas forem aparentes. Além de aparelhamento Y-hangs, isso também incluirá;
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Onde: F é a força resultante exercida em cada ancoragem. w é o peso da carga. α é o ângulo interno entre as duas eslingas. 
Onde: F é a força resultante exercida em cada ancoragem. w é o peso da carga. α é o ângulo interno entre as duas eslingas. 
Por exemplo, se tivéssemos uma carga pesando 76 kg suspensa de uma configuração de amarração em Y com um ângulo interno de 75°, então: 
Por exemplo, se tivéssemos uma carga pesando 76 kg suspensa de uma configuração de amarração em Y com um ângulo interno de 75°, então: 
