Ako nájsť čistú silu?
Ak chcete nájsť čistú silu, začnite nakreslením diagramu objektu, na ktorý pôsobíte, vrátane šípok, ktoré predstavujú všetky sily, ktoré naň pôsobia, uvedené v probléme. Potom označte všetky šípky hore alebo doprava ako kladné a šípky nadol alebo vľavo ako záporné. Ďalej označte všetky sily v probléme, ako aj gravitačnú silu, ktorá sa rovná -20 newtonov, a normálnu silu, ktorá sa rovná 20 newtonom. Nakoniec spočítajte veľkosť všetkých síl, aby ste našli čistú silu. Ak sa chcete dozvedieť, ako vypočítať diagonálnu silu, posuňte sa nadol!
Načrtnutím jednoduchého silového diagramu a zaistením označenia všetkých síl v správnom smere je výpočet čistej sily hračkou.
Čistá sila je celkové množstvo sily pôsobiacej na predmet, keď vezmete do úvahy veľkosť aj smer. Objekt s nulovou čistou silou je nehybný. Nevyvážená sila alebo čistá sila s veľkosťou väčšou alebo menšou ako nula vedie k zrýchleniu objektu. Potom, čo ste vypočítané alebo merajú na veľkosti a sily, kombinovať ich nájsť čistá sila je jednoduchá. Kreslenie jednoduchý silový diagram a uistiť všetky sily sú označené a v správnom smere je výpočet čistej sily vánok.
Časť 1 z 2: Stanovenie čistej sily
- 1Nakreslite bezplatný diagram tela. Voľného telesa schéma je rýchly náčrtok objektu, ktorý znázorňuje všetky sily pôsobiace na neho a smer tieto sily pôsobiace. Prečítajte si problém a nakreslite jednoduchý náčrt predmetného objektu a šípok predstavujúcich každú silu pôsobiacu na tento objekt.
- Napríklad: Vypočítajte čistú silu predmetu s hmotnosťou 20 N sediaceho na stole, ktorý je tlačený doprava silou 5 N, ale zostane nehybný kvôli trecej sile 5 N.
- 2Stanovte pozitívne a negatívne smery síl. Štandardom je nastaviť šípky smerujúce nahor alebo doprava ako pozitívne a šípky smerujúce nadol alebo doľava ako negatívne. Pamätajte si, že v jednom smere môže pôsobiť viac síl. Sily, ktoré sú proti sebe, budú mať vždy opačné znaky (jedno pozitívne, jedno negatívne).
- Ak pracujete s viacerými silovými diagrammi, dbajte na to, aby boli smery v celom texte konzistentné.
- Veľkosť každej sily označte znamienkom „+“ alebo „-“ podľa smeru šípky, ktorú ste nakreslili do silového diagramu.
- Napríklad: Gravitačná sila je sila smerujúca nadol, ktorá spôsobuje, že je negatívna. Normálna sila je nahor, čo ju robí pozitívnou. Tlaková sila je napravo, čím je kladná, zatiaľ čo trecia sila pôsobí proti tejto sile vľavo (negatívna).
Akonáhle ste vypočítali alebo zmerali veľkosť sily, ich kombinovanie a nájdenie čistej sily je jednoduché. - 3Označte všetky sily. Nezabudnite označiť všetky sily, ktoré pôsobia na predmet. Keď predmet spočíva na povrchu, pôsobí na neho gravitačná sila (F g) a rovnaká sila v opačnom smere, nazývaná normálna sila (F n). Okrem týchto dvoch síl označte aj ostatné sily uvedené v probléme. Napíšte veľkosť každej sily v Newtonoch vedľa daného štítka.
- Štandardný spôsob označovania síl je veľké písmeno F a dolný index prvého písmena sily. Ak napríklad existuje sila v dôsledku trenia, označte ju F f.
- Gravitačná sila: F g = -20 N
- Normálna sila: F n = +20 N
- Trecia sila: F f = -5 N
- Tlačná sila: F p = +5 N.
- 4Sčítajte veľkosti všetkých síl. Teraz, keď ste označili všetky sily smerom aj veľkosťou, stačí ich všetky zrátať. Napíšte rovnicu pre čistú silu (F sieť), kde F sieť sa rovná súčtu všetkých síl pôsobiacich na predmet.
- Napríklad: F net = F g + F n + F f + F p = -20 + 20 -5 + 5 = 0 N. Pretože čistá sila je 0 N, predmet je nehybný.
Časť 2 z 2: Výpočet diagonálnej sily
- 1Nakreslite silový diagram. Keď máte na predmet šikmú silu pôsobiacu pod uhlom, musíte nájsť horizontálnu (F x) a vertikálnu (F y) zložku sily, aby ste zistili jej veľkosť. Budete musieť použiť trigonometriu a smerový uhol (zvyčajne θ „theta“). Smerový uhol θ sa vždy meria proti smeru hodinových ručičiek od kladnej osi x.
- Nakreslite silový diagram vrátane uhla diagonálnej sily.
- Nakreslite každú šípku správnym smerom, v ktorom sila pôsobí, a označte ju správnou veľkosťou.
- Napríklad: Nakreslite diagram pre 10 N objekt so silou 25 N smerom hore a doprava pod uhlom 45°. Vľavo od 10 N. je tiež trecia sila.
- Sily zahŕňajú: F g = -10 N, F n = + 10 N, F p = 25 N, F f = -10 N.
Nevyvážená sila alebo čistá sila s veľkosťou väčšou alebo menšou ako nula vedie k zrýchleniu objektu. - 2Vypočítajte f x a f y pomocou troch základných trigonometrických pomerov (SOH CAH TOA). Pomocou diagonálnej sily (F) ako prepony pravouhlého trojuholníka a F x a F y ako nôh tohto trojuholníka môžete vypočítať každú z nich postupne.
- Pamätajte si, CAH: kosínus (θ) = susedný/prepona. F x = cos θ * F = cos (45°) * 25 = 17,68 N.
- Pamätajte si, SOH: sínus (θ) = opak/prepona. F y = sin θ * F = sin (45°) * 25 = 17,68 N.
- Všimnite si, že na objekt môže pôsobiť viac diagonálnych síl súčasne, takže budete musieť nájsť F x a F y každej sily v probléme. Potom sčítajte hodnoty F x, aby ste získali celkovú silu v horizontálnom smere, a súčet hodnôt F y pre celkovú silu vo vertikálnom smere.
- 3Prekreslite silový diagram. Teraz, keď ste vypočítali jednotlivé horizontálne a vertikálne zložky diagonálnej sily, môžete načrtnúť nový diagram síl predstavujúci tieto sily. Vymažte diagonálnu silu a namiesto toho nakreslite šípky pre jednotlivé horizontálne a vertikálne veľkosti.
- Napríklad namiesto jednej diagonálnej sily bude mať teraz diagram jednu zvislú silu smerujúcu nahor s veľkosťou 17,68 N a jednu horizontálnu silu smerujúcu doprava s veľkosťou 17,68 N.
- 4Sčítajte všetky sily v smere x a y. Keď nakreslíte nový silový diagram, vypočítajte čistú silu (F sieť) sčítaním všetkých horizontálnych síl a všetkých vertikálnych síl dohromady. Nezabudnite, že všetky smery vektorov sú počas celého problému konzistentné.
- Napríklad: Horizontálne vektory sú všetky sily pozdĺž osi x: F netx = 17,68 - 10 = 7,68 N.
- Vertikálne vektory sú všetky sily pozdĺž osi y: F nety = 17,68 + 10 - 10 = 17,68 N.
Napríklad: Vypočítajte čistú silu predmetu s hmotnosťou 20 N sediaceho na stole, ktorý je tlačený doprava silou 5 N, ale zostane v pokoji kvôli trecej sile 5 N. - 5Vypočítajte veľkosť vektora čistej sily. V tejto fáze máte dve sily: jednu v smere x a jednu v smere y. Veľkosť silového vektora je prepona trojuholníka tvoreného týmito dvoma zložkovými vektormi. Na výpočet prepony jednoducho použite Pytagorovu vetu: F net = √ (F netx 2 + F nety 2).
- Napríklad: F netx = 7,68 N a F nety = 17,68 N.
- Pripojte do rovnice: F net = √ (F netx 2 + F nety 2) = √ (7,682 + 17,682)
- Riešenie: F netto = √ (7,682 + 17,682) = √ (58,98 + 35,36) = √94,34 = 9,71 N.
- Veľkosť sily je 9,71 N v uhlopriečke hore a vpravo.
Prečítajte si tiež: Ako vypočítať elektrický tok?
Otázky a odpovede
- Môže byť hmotnosť negatívna?Záleží. Hmotnosť by mala byť hmotnosť vynásobená gravitáciou. Ak je gravitácia znázornená ako smerujúca nadol, môže byť niekedy zapísaná vo vektorovej forme ako záporné číslo, a potom by ste dostali zápornú váhu. Hmotnosť však nemôže byť negatívna a hmotnosť môže byť iba v negatívnom smere.
