Údar:
Randy Alexander
Dáta An Chruthaithe:
27 Mí Aibreáin 2021
An Dáta Nuashonraithe:
1 Iúil 2024
Ábhar
San fhisic, is éard is teannas sreang ann fórsa a fheidhmíonn sreangán, cábla nó réad cosúil leis ar cheann amháin nó níos mó de rudaí eile. Gineann teannas aon rud a tharraingítear, a chrochadh, a thiomáint, nó a chuirtear ar shreang. Cosúil le fórsaí eile, is féidir leis an teannas luas réada a athrú nó é a dhífhoirmiú. Is scil thábhachtach í ríomh teannas teaghrán, ní hamháin do mhic léinn atá ag díriú ar an bhfisic ach freisin d’innealtóirí agus d’ailtirí a gcaithfidh a ríomh a fháil amach an féidir le sreangán in úsáid teannas sreinge a sheasamh. réad tionchair sula ligtear an luamhán tacaíochta isteach. Léigh céim 1 chun foghlaim conas teannas a ríomh i gcóras ilchorp.
Céimeanna
Modh 1 de 2: Faigh fórsa teannas sreinge aonair
Faigh amach an teannas ag foircinn na sreinge. Tá an teannas ar shreang mar thoradh ar theannas ag an dá cheann. Déan an fhoirmle “fórsa = mais × luasghéarú arís. Má ghlactar leis go dtarraingítear an sreangán an-teann, athraíonn aon athrú ar mheáchan nó luasghéarú an ruda an teannas. Ná déan dearmad ar fhachtóir an luasghéaraithe is cúis le fórsa - fiú má tá an córas ar a suaimhneas, beidh gach rud sa chóras fós ag fulaingt ón bhfórsa seo. Tá an fhoirmle T = (m × g) + (m × a) againn, áit arb é "g" an luasghéarú de bharr domhantarraingthe na ndúl sa chóras agus is é "a" luasghéarú sonrach an choirp.- San fhisic, chun fadhbanna a réiteach, is minic a dhéanaimid hipitéis go bhfuil an tsreang faoi “dhálaí idéalach” - is é sin, tá an tsreang atá in úsáid an-láidir, níl mais nó mais neamhbhríoch aici, agus ní féidir léi leaisteach ná briseadh.
- Mar shampla, smaoinigh ar chóras réada ar a bhfuil meáchan crochta ó rópa mar a thaispeántar sa phictiúr. Ní ghluaiseann an dá réad toisc go bhfuil siad i riocht scíthe. Seasamh, tá a fhios againn, leis an meáchan i gcothromaíocht, go gcaithfidh teannas an rópa atá ag gníomhú air a bheith cothrom leis an domhantarraingt. Is é sin le rá, Fórsa (F.t) = Domhantarraingt (F.g) = m × g.
- Ag glacadh le meáchan 10 k, is é an fórsa teannas 10 kg × 9.8 m / s = 98 Newton.
Anois déanaimis an luasghéarú a chur leis. Cé nach é an fórsa an t-aon fhachtóir a théann i bhfeidhm ar an bhfórsa teannas, tá an cumas céanna ag gach fórsa eile a bhaineann le luasghéarú an ruda atá ag an tsreang. Mar shampla, má chuireann muid fórsa i bhfeidhm a athraíonn gluaisne réad crochta, cuirfear fórsa luasghéaraithe an ruda sin (mais × luasghéarú) le luach an fhórsa teannas.- Inár sampla: Lig meáchan 10 kg a chrochadh ar an rópa, ach in ionad é a shocrú roimhe seo ar an bhíoma adhmaid tarraingímid an rópa go hingearach anois le luasghéarú 1 m / s. Sa chás seo, caithfear luasghéarú an mheáchain chomh maith leis an domhantarraingt a áireamh. Seo a leanas an ríomh:
- F.t = F.g + m × a
- F.t = 98 + 10 kg × 1 m / s
- F.t = 108 Newtons.
- Inár sampla: Lig meáchan 10 kg a chrochadh ar an rópa, ach in ionad é a shocrú roimhe seo ar an bhíoma adhmaid tarraingímid an rópa go hingearach anois le luasghéarú 1 m / s. Sa chás seo, caithfear luasghéarú an mheáchain chomh maith leis an domhantarraingt a áireamh. Seo a leanas an ríomh:
Cuir luasghéarú rothlaithe leis. Rothlaíonn réad atá á rothlú ag lár seasta trí shreang (cosúil le luascadán) teannas bunaithe ar an bhfórsa gathacha. Tá ról breise ag fórsa gathacha sa teannas freisin toisc go "dtarraingíonn sé" an réad isteach, ach anseo in ionad tarraingt i dtreo díreach, tarraingíonn sé i stua. An níos gasta a rothlaíonn an réad, is mó an fórsa gathacha. Fórsa gathacha (F.c) ríomhtar é ag úsáid na foirmle m × v / r áit arb é "m" an mhais, is é "v" an treoluas, agus is é "r" ga an chiorcail ina bhfuil stua an ruda.- Ó athraíonn treo agus méid an fhórsa gathaigh de réir mar a ghluaiseann an réad, déanann an fórsa teannas iomlán amhlaidh freisin, toisc go dtarraingíonn an fórsa seo an réad i dtreo atá comhthreomhar leis an tsreang agus i dtreo an ionaid. Chomh maith leis sin, cuimhnigh go mbíonn ról i gcónaí ag domhantarraingt sa treo líneach ceart. I mbeagán focal, má tá réad ag luascadh i dtreo díreach, ansin beidh teannas na sreinge ag uasmhéadú ag an bpointe is ísle den stua (leis an luascadán, tugaimid an suíomh cothromaíochta air), nuair a bhíonn a fhios againn go bogfaidh an réad is gasta ansin agus is gile ag na himill.
- Bain úsáid as an sampla de mheáchan agus de rópa fós, ach in ionad tarraingt, luascann muid an meáchan cosúil le luascadán. Má ghlactar leis go bhfuil an rópa 1.5 méadar ar fhad agus go mbogann an meáchan ag 2 m / s nuair atá sé i gcothromaíocht. Chun an teannas sa chás seo a ríomh, ní mór dúinn an teannas de bharr domhantarraingthe a ríomh amhail is nach mbeadh sé ag gluaiseacht mar 98 Newtons, ansin an fórsa gathacha breise a ríomh mar a leanas:
- F.c = m × v / r
- F.c = 10 × 2/1.5
- F.c = 10 × 2.67 = 26.7 Newtons.
- Mar sin is é an teannas iomlán 98 + 26.7 = 124.7 Newton.
Tuig go mbeidh an teannas difriúil ag suíomhanna difriúla an ruda ar an stua atá ag gluaiseacht. Mar a luadh thuas, athraíonn treo agus méid fhórsa gathacha réada de réir mar a ghluaiseann an réad. Mar sin féin, cé go bhfanann an domhantarraingt mar an gcéanna, athróidh an teannas a chruthaíonn domhantarraingt mar is gnách! Nuair a bhíonn an réad i gcothromaíocht, beidh fórsa domhantarraingthe ingearach agus mar sin beidh an fórsa teannas, ach nuair a bheidh an réad i riocht difriúil, cruthóidh an dá fhórsa seo uillinn áirithe le chéile. Dá bhrí sin, déanann fórsaí teannas cuid den domhantarraingt a “neodrú” in ionad iad a chomhleá go hiomlán.
- Cuideoidh domhantarraingt a roinnt ina dhá veicteoir leat an sainmhíniú seo a fheiceáil níos fearr. Ag pointe ar bith i dtreo gluaisne réada go hingearach, cruthaíonn an tsreang uillinn "θ" leis an gcosán ón lár go suíomh cothromaíochta an ruda. Agus é ag bogadh, roinnfear domhantarraingt (m × g) ina dhá veicteoir - mgsin (θ) neamhshiomptómach leis an stua ag bogadh i dtreo suíomh cothromaíochta. Agus tá mgcos (θ) comhthreomhar leis an teannas sa treo eile. Mar sin feicimid nach mór don teannas a bheith in aghaidh mgcos (θ) - a imoibriú - ní gach domhantarraingt (Ach amháin nuair a bhíonn an réad i gcothromaíocht, bíonn na fórsaí sin sa treo agus sa treo céanna).
- Anois lig tríd an gcarcair leis an uillinn ingearach 15 céim, ag gluaiseacht ar luas 1.5 m / s. Mar sin ríomhtar an teannas mar seo a leanas:
- Fórsa teanntachta a chruthaíonn domhantarraingt (T.g) = 98cos (15) = 98 (0.96) = 94.08 Newton
- Fórsa gathacha (F.c) = 10 × 1.5 / 1.5 = 10 × 1.5 = 15 Newtons
- Fórsa iomlán = T.g + F.c = 94.08 + 15 = 109.08 Newton.
Ríomh an fórsa cuimilte. Cruthaíonn aon rud a tharraingítear fórsa “tarraing” trí fhrithchuimilt i gcoinne dhromchla réad eile (nó leachta) agus athraíonn an fórsa seo an fórsa teannas beagán. Ríomhfar fórsa cuimilte 2 réad sa chás seo freisin mar a dhéanaimid de ghnáth: Fórsa a dhúnann (a luaitear de ghnáth mar Fr) = (mu) N, i gcás gurb é mu an comhéifeacht frithchuimilte i gcás gurb é N an fórsa a fheidhmíonn dhá réad, nó fórsa comhbhrúiteach réad amháin ar an gceann eile. Tabhair faoi deara go bhfuil frithchuimilt statach difriúil ó fhrithchuimilt dhinimiciúil - tá frithchuimilt statach mar thoradh ar chúis a bheith ag gluaiseacht ó scíthe go gluaisne agus go dtáirgtear frithchuimilt dhinimiciúil agus réad á chothabháil chun leanúint dá ghluaisne.
- Cuir i gcás go bhfuil meáchan 10 kg againn ach anois tarraingítear é trasna an urláir go cothrománach. Lig gurb é 0.5 comhéifeacht frithchuimilte dinimiciúla an urláir agus tá luas tairiseach ag an meáchan tosaigh ach anois cuirimid é le luasghéarú 1 m / s. Tá dhá athrú thábhachtacha ag baint leis an bhfadhb nua seo - Ar dtús, ní dhéanaimid an teannas de bharr domhantarraingthe a ríomh a thuilleadh, mar anois ní chuireann teannas agus domhantarraingt a chéile ar ceal. Sa dara háit, ní mór dúinn frithchuimilt agus luasghéarú a chur leis. Seo a leanas an ríomh:
- Gnáthfhórsa (N) = 10 kg × 9.8 (luasghéarú domhantarraingthe) = 98 N.
- Fórsa frithchuimilte dinimiciúla (F.r) = 0.5 × 98 N = 49 Newtons
- Fórsa luasghéaraithe (F.a) = 10 kg × 1 m / s = 10 Newtons
- Fórsa teannas iomlán = F.r + F.a = 49 + 10 = 59 Newton.
- Cuir i gcás go bhfuil meáchan 10 kg againn ach anois tarraingítear é trasna an urláir go cothrománach. Lig gurb é 0.5 comhéifeacht frithchuimilte dinimiciúla an urláir agus tá luas tairiseach ag an meáchan tosaigh ach anois cuirimid é le luasghéarú 1 m / s. Tá dhá athrú thábhachtacha ag baint leis an bhfadhb nua seo - Ar dtús, ní dhéanaimid an teannas de bharr domhantarraingthe a ríomh a thuilleadh, mar anois ní chuireann teannas agus domhantarraingt a chéile ar ceal. Sa dara háit, ní mór dúinn frithchuimilt agus luasghéarú a chur leis. Seo a leanas an ríomh:
Modh 2 de 2: Fórsa teannas chórais ilshreang a chinneadh
Úsáid ulóga chun pacáiste a tharraingt i dtreo comhthreomhar. Is meaisín meicniúil simplí é ulóg atá comhdhéanta de dhiosca ciorclach a athraíonn treo an fhórsa. I gcóras ulóige simplí, ritheann an rópa nó an cábla suas ar an ulóg agus ansin síos arís, ag cruthú córas dhá shreang. Mar sin féin, is cuma cé chomh dian agus atá tú ag tarraingt réad trom, is ionann teannas an dá “shreang”. I gcóras 2 mheáchan den sórt sin agus 2 shraith den sórt sin, tá an fórsa teannas cothrom le 2g (m1) (m2) / (m2+ m1), i gcás gurb é "g" luasghéarú na domhantarraingthe, "m1"is é mais an ruda 1, agus" m2"is é mais an ruda 2.
- Tabhair faoi deara, de ghnáth san fhisic cuirfimid “ulóg idéalach” i bhfeidhm - gan meáchan nó mais neamhshuntasach, gan aon fhrithchuimilt, ní theipeann ar an ulóg nó ní thiteann sí den mheaisín. Bheadh sé i bhfad níos éasca toimhdí den sórt sin a ríomh.
- Mar shampla tá 2 mheáchan againn ag crochadh go hingearach ar 2 ulóg. Meáchan 1 meáchan 10 kg, meáchan 2 meáchan 5 kg. Ríomhtar an fórsa teannas mar seo a leanas:
- T = 2g (m1) (m2) / (m2+ m1)
- T = 2 (9.8) (10) (5) / (5 + 10)
- T = 19.6 (50) / (15)
- T = 980/15
- T = 65.33 Newtons.
- Tabhair faoi deara, toisc go bhfuil meáchan amháin agus solas amháin ann, bogfaidh an córas, bogfaidh an meáchan anuas agus beidh a mhalairt de mheáchan éadrom.
- Úsáid ulóga chun pacáiste a tharraingt i dtreo neamh-chomhthreomhar. De ghnáth úsáideann tú ulóg chun treo an ruda atá ag dul suas nó síos a choigeartú. Ach má tá meáchan amháin crochta i gceart ag foirceann amháin den rópa, tá an ceann eile ar eitleán claonta, ansin beidh córas ulóige neamh-chomhthreomhar againn ina mbeidh an ulóg agus dhá mheáchan. Beidh éifeacht bhreise anois ag fórsa teanntachta ó dhomhantarraingt agus fórsa tarraingthe ar an eitleán claonta.
- Le haghaidh meáchan ingearach 10 kg (m1) agus meáchan ar eitleán claonta dar meáchan 5 kg (m2), cruthaítear an plána claonta go dtí an t-urlár ag uillinn 60 céim (ag glacadh leis go bhfuil frithchuimilt neamhbhríoch ag an eitleán). Chun an teannas a ríomh, faigh fórsa gluaisne na meáchain ar dtús:
- Tá an meáchan crochta díreach níos troime, agus ós rud é nach gcuirtear frithchuimilt san áireamh, bogfaidh an córas anuas i dtreo an mheáchain. Tarraingeoidh teannas na sreinge suas anois é, mar sin beidh ar fhórsa gluaisne an teannas a dhealú: F = m1(g) - T, nó 10 (9.8) - T = 98 - T.
- Tá a fhios againn go dtarraingeofar suas na meáchain ar an eitleán claonta. Ó cuireadh deireadh le frithchuimilt, tarraingíonn an teannas an meáchan suas agus ní tharraingíonn ach meáchan an mheáchain síos é. Is é sin an chomhpháirt a tharraingíonn anuas an meáchan a leagamar síos (θ). Mar sin, sa chás seo, ríomhtar fórsa an mheáchain mar: F = T - m2(g) sin (60) = T - 5 (9.8) (. 87) = T - 42.63.
- Tá luasghéarú dhá réad cothrom, ní mór dúinn (98 - T) / m1 = T - 42.63 / m2. Ón áit sin ríomhtar é T = 79.54 Newton.
- Le haghaidh meáchan ingearach 10 kg (m1) agus meáchan ar eitleán claonta dar meáchan 5 kg (m2), cruthaítear an plána claonta go dtí an t-urlár ag uillinn 60 céim (ag glacadh leis go bhfuil frithchuimilt neamhbhríoch ag an eitleán). Chun an teannas a ríomh, faigh fórsa gluaisne na meáchain ar dtús:
Sa chás go bhfuil an réad céanna crochta ag go leor sreanga. Faoi dheireadh, smaoinigh ar chóras réada múnlaithe “Y” - dhá shreang ceangailte leis an uasteorainn ag an gceann eile ceangailte le chéile agus ceangailte le chéile le tríú sreang agus foirceann amháin den tríú sreang ag crochadh meáchain. Tá teannas an tríú sreang os ár gcomhair cheana féin - níl ann ach domhantarraingt, T = mg. Tá fórsa teannas na dtéad 1 agus 2 difriúil agus caithfidh a teannas iomlán a bheith cothrom leis an domhantarraingt sa treo ceartingearach agus nialas má tá an cothrománach, ag glacadh leis go bhfuil an corp ar fos. Bíonn tionchar ag an meáchan agus an uillinn a chruthaíonn gach rópa ar an uasteorainn ar an teannas do gach sreang.
- Ag glacadh leis go bhfuil ár gcóras cruth Y crochta tríd is é 10 kg an meáchan, is é 30 céim agus 60 céim an uillinn a chruthaíonn dhá shreang leis an uasteorainn. Más mian linn an teannas do gach sreang a ríomh, ní mór dúinn teannas cothrománach agus ingearach gach comhpháirte a mheas. Ina theannta sin, tá an dá shreang seo ingearach lena chéile, rud a fhágann go bhfuil sé níos éasca iad a ríomh tríd an gcóras chandamach a chur i bhfeidhm sa triantán:
- Cóimheas T.1 nó T.2 agus tá T = m (g) cothrom le luachanna sine na n-uillinneacha a chruthaíonn an sreang a fhreagraíonn don uasteorainn. Faighimid T.1, sin (30) = 0.5, agus T.2, sin (60) = 0.87
- Déan teannas an tríú sreang (T = mg) a iolrú faoi luach sine gach uillinne chun T a fháil1 agus T.2.
- T.1 = .5 × m (g) = .5 × 10 (9.8) = 49 Newton.
- T.2 = .87 × m (g) = .87 × 10 (9.8) = 85.26 Newton.
- Ag glacadh leis go bhfuil ár gcóras cruth Y crochta tríd is é 10 kg an meáchan, is é 30 céim agus 60 céim an uillinn a chruthaíonn dhá shreang leis an uasteorainn. Más mian linn an teannas do gach sreang a ríomh, ní mór dúinn teannas cothrománach agus ingearach gach comhpháirte a mheas. Ina theannta sin, tá an dá shreang seo ingearach lena chéile, rud a fhágann go bhfuil sé níos éasca iad a ríomh tríd an gcóras chandamach a chur i bhfeidhm sa triantán:
