Obsah

• Kroky

Výsledná sila je veľkosť sily, ktorá pôsobí na objekt pri zohľadnení jeho veľkosti a smeru. Objekt s čistou silou rovnajúcou sa nule je v pokoji. Nevyvážená sila alebo sila vyplývajúca z intenzity väčšej alebo menšej ako nula má za následok zrýchlenie objektu. Po výpočte alebo zmeraní veľkosti sily je nájdenie výslednej sily celkom jednoduché. Na uľahčenie procesu zostavte jednoduchý diagram a identifikujte všetky sily a ich správne smery.

Kroky

Časť 1 z 2: Identifikácia výslednej sily

1. 

   Nakreslite diagram voľného tela. Diagram voľného tela je obrys objektu, ktorý ilustruje všetky sily na neho pôsobiace a tiež ich smery. Pochopte problém a nakreslite jednoduchý náčrt predmetného objektu spolu so šípkami predstavujúcimi sily, ktoré na neho pôsobia.
   • Napríklad: vypočítajte silu vyplývajúcu z objektu s hmotnosťou 20 N na stole, ktorý je tlačený doprava silou 5 N, ale ktorý je zastavený v dôsledku trecej sily 5 N.

2. 

   
   
   Definujte pozitívny a negatívny smer síl. Predvolené nastavenie je použitie šípok nahor alebo doprava na vyjadrenie kladných síl a šípka nadol alebo doľava na vyjadrenie negatívnych síl. Pamätajte, že je možné pôsobiť viacerými silami rovnakým smerom. Protichodné sily budú mať rôzne znaky (kladné a záporné).
   • Ak pracujete s diagramom s viacerými silami, nezabudnite na konzistentné pokyny.
   • Označte veľkosť každej sily znakmi „+“ alebo „-“ podľa smeru šípok nakreslených v diagrame.
   • Napríklad: gravitačná sila je sila smerom nadol, takže je negatívna. Normálna sila smeruje nahor, takže je pozitívna. Hnacia sila je otočená doprava (kladná), zatiaľ čo trecia sila pôsobí v opačnom smere, to znamená doľava (záporne).

3. 

   
   
   Identifikujte všetky sily. Nezabudnite správne identifikovať všetky sily, ktoré pôsobia na objekt. Keď je predmet v pokoji na povrchu, existuje gravitačná sila (F_g) a ekvivalentná sila v opačnom smere nazývaná normálna sila (F_n). Okrem týchto dvoch síl identifikujte aj sily dané problémovým vyhlásením. Všimnite si veľkosť každej sily v Newtonoch vedľa ich identifikácie.
   • Štandardným spôsobom identifikácie síl je veľké písmeno „F“ a dolný index prvého písmena vášho mena. Napríklad ak existuje trecia sila, identifikujte ju ako F_The.
   • Gravitačná sila: F_g = -20 N
   • Normálna sila: F_n = +20 N
   • Trecia sila: F_The = -5 N
   • Tlačná sila: F_i = +5 N.

4. 

   
   
   Pridajte veľkosť všetkých síl. Teraz, keď boli všetky identifikované (v smere a veľkosti), môžete ich spočítať. Napíšte vzorec pre výslednú silu (F_res), kde F_res) sa rovná súčtu všetkých síl pôsobiacich na daný objekt.
   • Napríklad: F_res = F_g + F._n + F._The + F._i = -20 + 20 -5 + 5 = 0 N. Pretože výsledná sila sa rovná 0 N, je objekt v pokoji.

Časť 2 z 2: Výpočet diagonálnej sily

1. 

   Načrtnite diagonálnu silu. Ak na predmet pôsobí diagonálna sila, je potrebné nájsť horizontálne komponenty (F_X) a zvislé (F._r) síl na nájdenie ich veľkostí. 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 uhlopriečky.
   • Načrtnite každú šípku v správnom smere, v ktorom sila pôsobí, a identifikujte veľkosť.
   • Napríklad: urobte si diagram objektu s hmotnosťou 10 N, ktorý zažíva silu 25 N smerom hore a doprava v uhle 45 °. Vľavo tiež existuje trecia sila 10 N.
   • Zahrnuté sily: F_g = -10 N, F_n = + 10 N, F._i = 25 N, F_The = -10 N.

2. 

   Vypočítajte F_X a F_r pomocou tri základné trigonometrické pomery (sínusový, kosínusový a dotyčnicový). Pomocou diagonálnej sily (F) ako prepony pravouhlého trojuholníka a F_X a F_r rovnako ako strany pravého trojuholníka môžete vypočítať každú zo síl.
   • Pamätajte: kosínus (θ) = susedný uhol / prepona. F_X = cos θ * F = cos (45 °) * 25 = 17,68 N.
   • Pamätajte: sínus (θ) = opačný uhol / prepona. F_r = sin θ * F = sin (45 °) * 25 = 17,68 N.
   • Upozorňujeme, že na objekt môže pôsobiť súčasne viac diagonálnych síl, takže budete musieť nájsť F_X a F_r pre každú silu problému. Sčítajte preto hodnoty F_X aby sme získali celkovú silu vodorovného smeru a spočítali hodnoty F_r na získanie celkových vertikálnych síl.

3. 

   Opäť nakreslite diagram sily. Teraz, keď ste vypočítali jednotlivé horizontálne a vertikálne komponenty diagonálnej sily, môžete načrtnúť nový silový diagram, ktorý ich predstavuje. Vymažte diagonálnu silu a nakreslite šípky pre jednotlivé horizontálne a vertikálne veľkosti.
   • Napríklad namiesto jednej diagonálnej sily bude mať teraz diagram vertikálnu silu smerujúcu nahor s veľkosťou 17,68 N a horizontálnu silu smerujúcu doprava s veľkosťou tiež 17,68 N.

4. 

   Sčítajte sily smerov xay. Po nakreslení nového silového diagramu vypočítajte výslednú silu (F_res) sčítaním všetkých horizontálnych síl a všetkých vertikálnych síl. Nezabudnite počas celého problému udržiavať konzistenciu smerov vektorov.
   • Napríklad: vodorovné vektory sú všetky sily osi x: F_resx = 17,68 - 10 = 7,68 N.
   • Vertikálne vektory sú všetky sily na osi y: F_Resy = 17,68 + 10 - 10 = 17,68 N.

5. 

   Vypočítajte veľkosť výsledného vektora sily. V tomto okamihu máte dve sily: jednu v smere x a jednu v smere y. Veľkosť vektora sily je prepona trojuholníka tvoreného týmito dvoma vektormi. Stačí pomocou Pytagorovej vety vypočítať preponu: F_res = √ (F._resx + F._Resy).
   • Napríklad: F_resx = 7,68 N a F_Resy = 17,68 N
   • Vymeňte hodnoty. F_res = √ (F._resx + F._Resy) = √ (7,68 + 17,68)
   • Vyriešte účet: F_res = √ (7,68 + 17,68) = √ (58,98 + 35,36) = √94,34 = 9,71 N.
   • Veľkosť sily je 9,71 N v pravom hornom uhlopriečnom smere.