1. Головна
    2. Фізика
    3. Як знайти рівнодіючу силу: 9 кроків

Як знайти рівнодіючу силу: 9 кроків

Рівнодіюча сила – це векторна сума всіх сил, яка діє на тіло. [1] Якщо рівнодіюча сила дорівнює нулю, то тіло знаходиться в спокої. Неврівноважена сила, або рівнодіюча сила, значення якої більше або менше нуля, призводить до прискорення тіла. [2] підсумувати всі сили для пошуку рівнодіючої досить просто, але для цього спочатку потрібно розрахувати або виміряти їх величину . Як тільки ви зобразите просту схему діючих сил і переконайтеся, що всі сили мають правильний вектор, обчислення рівнодіючої сили здасться вам нікчемною справою.

Частина1З 2:
Визначення рівнодіючої сили

  1. Накресліть діаграму вільного тіла. Діаграма вільного тіла – це схематичний начерк тіла з позначенням векторів всіх сил, які на нього діють. Прочитайте завдання і накидайте схему розглянутого тіла, позначивши кожну силу, що діє на це тіло, стрілками. [3]
    • Приклад: обчислити рівнодіючу силу тіла вагою 20 Н, яке лежить на столі і яке штовхають вправо під дією сили 5 Н, але при цьому залишається нерухомим через діючої на неї сили тертя, що дорівнює 5 н.
  2. Позначте позитивні і негативні напрямки сил. як правило, вгору і вправо спрямовані сили з позитивним значенням, а вниз і вліво – з негативним. Майте на увазі, що в одному напрямку можуть діяти відразу кілька сил. Сили, що діють в протилежному напрямку, повинні мати негативні значення (одна позитивна, одна негативна). [4]
    • Якщо вам потрібно представити кілька схем діючих сил, переконайтеся, щоб вектора сил були перенесені правильно.
    • Згідно напрямку векторів на схемі, позначте сили знаком «+» або «-».
    • Приклад: сила тяжіння спрямована вниз, роблячи її негативною. Сила нормальної реакції спрямована вгору, що робить її позитивною. Сила, з якою притискають тіло, спрямована вправо, що робить її позитивною, тоді як сила тертя діє в зворотному напрямку, тобто, вліво (негативна).
  3. Позначте всі сили. позначте всі сили, які діють на тіло. Якщо тіло лежить на горизонтальній поверхні, на нього діє сила тяжіння (F тяж ), спрямована вниз, а також рівна їй сила нормальної реакції, спрямована в протилежну сторону (F н ). Крім цих двох сил відзначте також і інші сили, зазначені в завданні. Величину сил запишіть в ньютонах поруч з їх позначенням. [5]
    • Для позначення сили зазвичай використовується символ F і перші літери сили в нижньому індексі. Сила тертя, наприклад, позначається так: F тр .
    • Сила тяжіння: F тяж = -20 Н
    • Сила нормальної реакції: F н = + 20 Н
    • Сила тертя: F тр = -5 Н
    • Сила, з якою притискають тіло: F т = + 5 Н
  4. Складіть всі значення. Тепер, коли ми визначили вектора і величину всіх діючих сил, залишилося лише скласти їх разом. Запишіть рівняння для результуючої сили (F рез ), де F рез буде дорівнює сумі діючих на тіло сил. [6]
    • Приклад: F рез = F тяж + F н + F тр + F т = -20 + 20 -5 + 5 = 0 Н. Так як рівнодіюча сила дорівнює 0, тіло знаходиться в стані спокою.

Частина2З 2:
Знаходження сили на похилій площині

  1. Зобразіть схему діючих сил. коли дія сили на тіло відбувається під кутом, для визначення її величини необхідно знайти горизонтальну (F x ) і вертикальну (F y ) проекції цієї сили. Для цього ми будемо використовувати тригонометрію і кут нахилу (позначається символом θ «тета»). Кут нахилу θ вимірюється проти годинникової стрілки, починаючи від позитивної осі Х. [7]
    • Намалюйте діаграму діючих сил, включаючи кут нахилу.
    • Вкажіть вектор напрямку дії сил, а також їх величину.
    • Приклад: тіло з силою нормальної реакції, що дорівнює 10 Н, рухається вгору і вправо з силою 25 Н під кутом в 45°. Також на тіло діє сила тертя, рівна 10 Н.
    • Перелік всіх сил: F тяж = -10 Н, F н = + 10 Н, F т = 25 Н, F тр = -10 Н.
  2. Обчисліть F x і F y , використовуючи Основні тригонометричні співвідношення . представивши похилу силу (F) в якості гіпотенузи прямокутного трикутника, А F x і F y - в якості сторін цього трикутника, можна обчислити їх окремо. [8]
    • Нагадуємо, що косинус (θ) = прилегла сторона/гіпотенуза. F x = соз θ * F = cos(45°) * 25 = 17,68 Н.
    • Нагадуємо, що синус (θ) = протилежна сторона/гіпотенуза. F y = sin θ * F = sin(45°) * 25 = 17,68 Н.
    • Зверніть увагу, що під кутом на об'єкт одночасно може діяти кілька сил, тому вам доведеться знайти проекції F x і F y для кожної такої сили. Підсумовуйте всі значення F x , щоб отримати результуючу силу в горизонтальному напрямку, і всі значення F y , щоб отримати результуючу силу у вертикальному напрямку.
  3. Перемалюйте схему діючих сил. визначивши всі горизонтальні і вертикальні проекції сили, що діють під кутом, можете намалювати нову схему діючих сил, вказавши також і ці сили. Зітріть невідому силу, а замість неї вкажіть вектори всіх горизонтальних і вертикальних величин.
    • Наприклад, замість однієї сили, спрямованої під кутом, на схемі тепер будуть представлені одна вертикальна сила, спрямована вгору, величиною 17,68 Н, і одна горизонтальна сила, вектор якої спрямований вправо, а величина дорівнює 17,68 н.
  4. Складіть всі сили, що діють за координатами х і у. після того як намалюєте нову схему діючих сил, обчисліть результуючу силу (F рез ), склавши окремо всі горизонтальні сили і всі вертикальні сили. Не забудьте стежити за правильним напрямком векторів.
    • Приклад: горизонтальні вектора всіх сил уздовж осі х: F резх = 17,68 – 10 = 7,68 Н.
    • Вертикальні вектора всіх сил уздовж осі у: F резу = 17,68 + 10 – 10 = 17,68 Н.
  5. Обчисліть вектор рівнодіючої сили. на даному етапі у вас є дві сили: одна діє уздовж осі х, інша – уздовж осі у. Величина вектора сили є гіпотенузою трикутника, утвореного цими двома проекціями. Для обчислення гіпотенузи достатньо лише задіяти теорему Піфагора: F рез = √ (F резх 2 + F резу 2 ). [9]
    • Приклад: F резх = 7,68 Н, А F резу = 17,68 Н
    • Підставимо значення в рівняння і отримаємо: F рез = √ (F резх 2 + F резу 2 ) = √ (7,68 2 + 17,68 2 )
    • Рішення: F рез = √ (7,68 2 + 17,68 2 ) = √(58,98 + 35,36) = √94,34 = 9,71 Н.
    • Сила, що діє під кутом і вправо дорівнює 9,71 Н.

Джерела

  1. ↑ Https://www.mansfieldct.org/Schools/MMS/staff/hand/lawsunbalancedforce.htm
  2. ↑ Http://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-2/Determining-the-Net-Force
  3. ↑ Http://www.studyphysics.ca/newnotes/20/unit01_kinematicsdynamics/chp05_forces/lesson19.htm
  4. ↑ Http://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-2/Determining-the-Net-Force
  5. ↑ Http://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-2/Drawing-Free-Body-Diagrams
  6. ↑ Http://study.com/academy/lesson/what-is-net-force-definition-magnitude-equations.html
  7. ↑ Http://www.physicsclassroom.com/class/vectors/Lesson-3/Resolution-of-Forces
  8. ↑ Http://www.physicsclassroom.com/class/vectors/Lesson-3/Resolution-of-Forces
  9. ↑ Https://www.mathsisfun.com/pythagoras.html

Ще почитати: