Údar:
Virginia Floyd
Dáta An Chruthaithe:
12 Lúnasa 2021
An Dáta Nuashonraithe:
1 Iúil 2024
Ábhar
- Céimeanna
- Modh 1 de 2: An fórsa teanntachta ar shnáithe amháin a chinneadh
- Modh 2 de 2: An fórsa teanntachta ar iliomad snáitheanna a ríomh
San fhisic, is éard is fórsa tarraingthe ann fórsa atá ag gníomhú ar rópa, corda, cábla, nó réad nó grúpa rudaí den chineál céanna. Tá rud ar bith a tharraingíonn, a chuirtear ar fionraí, a thacaíonn leis, nó a luíonn le téad, corda, cábla, agus mar sin de, faoi réir fórsa tarraingthe. Cosúil le gach fórsa, is féidir leis an teannas rudaí a luathú nó a bheith ina gcúis le dífhoirmiú.Is scil thábhachtach í an cumas an fórsa teanntachta a ríomh, ní hamháin do mhic léinn fisice, ach d’innealtóirí, ailtirí freisin; Ní mór dóibh siúd a thógann tithe cobhsaí a fhios an seasfaidh rópa nó cábla áirithe fórsa tarraingthe mheáchan an ruda ionas nach sáraíonn sé nó nach dtitfidh sé. Tosaigh ag léamh an ailt chun foghlaim conas an fórsa teanntachta a ríomh i roinnt córais fhisiciúla.
Céimeanna
Modh 1 de 2: An fórsa teanntachta ar shnáithe amháin a chinneadh
1 Faigh amach na fórsaí ag gach ceann den snáithe. Tá fórsa tarraingthe snáithe ar leith, rópa, mar thoradh ar na fórsaí ag tarraingt an rópa ag gach ceann. Meabhraímid duit fórsa = mais × luasghéarú... Má ghlactar leis go bhfuil an rópa teann, athróidh aon athrú ar luasghéarú nó mais réad atá ar fionraí ón rópa an teannas sa rópa féin. Ná déan dearmad faoi luasghéarú leanúnach na domhantarraingthe - fiú má tá an córas ar fos, is réada de ghníomhaíocht domhantarraingthe iad a chomhpháirteanna. Is féidir linn glacadh leis gurb é T = (m × g) + (m × a) fórsa tarraingthe téad ar leith, áit arb é “g” luasghéarú domhantarraingthe aon cheann de na rudaí a dtacaíonn an rópa leo, agus is é “a” aon luasghéarú eile, ag gníomhú ar rudaí. - Chun go leor fadhbanna fisiciúla a réiteach, glacaimid leis téad foirfe is é sin le rá, tá ár rópa tanaí, níl mais aici agus ní féidir léi síneadh ná briseadh.
- Mar shampla, déanaimis machnamh ar chóras ina gcuirtear ualach ar fionraí ó bhíoma adhmaid ag úsáid rópa aonair (féach an íomhá). Ní ghluaiseann an t-ualach féin ná an rópa - tá an córas ar fos. Mar thoradh air sin, tá a fhios againn go gcaithfidh an fórsa teannas a bheith cothrom leis an bhfórsa domhantarraingthe chun go mbeidh an t-ualach cothromaithe. Is é sin le rá, Fórsa tarraingthe (F.t) = Domhantarraingt (F.g) = m × g.
- Má tá mais 10 kg ag an ualach, mar sin, is é an fórsa teanntachta 10 kg × 9.8 m / s = 98 Newtons.
2 Smaoinigh ar luasghéarú. Ní hé domhantarraingt an t-aon fhórsa a d’fhéadfadh dul i bhfeidhm ar fhórsa tarraingthe rópa - bíonn an éifeacht chéanna ag aon fhórsa a chuirtear ar réad ar an rópa le luasghéarú. Más rud é, mar shampla, go ndéanann fórsa luasghéarú ar réad atá ar crochadh ó rópa nó cábla, ansin cuirtear an fórsa luasghéaraithe (mais × luasghéarú) leis an bhfórsa teanntachta a ghineann meáchan an ruda sin. - Cuir i gcás, inár sampla, go gcuirtear meáchan 10 kg ar fionraí ar rópa, agus in ionad é a cheangal le bhíoma adhmaid, tarraingítear suas é le luasghéarú 1 m / s. Sa chás seo, caithfimid cuntas a thabhairt ar luasghéarú an ualaigh, chomh maith le luasghéarú an domhantarraingthe, mar a leanas:
- F.t = F.g + m × a
- F.t = 98 + 10 kg × 1 m / s
- F.t = 108 Newtons.
- Cuir i gcás, inár sampla, go gcuirtear meáchan 10 kg ar fionraí ar rópa, agus in ionad é a cheangal le bhíoma adhmaid, tarraingítear suas é le luasghéarú 1 m / s. Sa chás seo, caithfimid cuntas a thabhairt ar luasghéarú an ualaigh, chomh maith le luasghéarú an domhantarraingthe, mar a leanas:
3 Smaoinigh ar luasghéarú uilleach. Cuireann réad ar rópa a théann timpeall ar phointe a mheastar a bheith ina lár (cosúil le luascadán) teannas ar an rópa trí fhórsa lártheifeacha. Is é fórsa lártheifeacha an fórsa tarraingthe breise a chruthaíonn an rópa trína “bhrú” isteach ionas go leanfaidh an t-ualach ag bogadh i stua seachas i líne dhíreach. An níos tapa a ghluaiseann an réad, is mó an fórsa lártheifeacha. Fórsa lártheifeacha (F.c) cothrom le m × v / r áit arb é "m" an mhais, is é "v" an luas, agus is é "r" ga an chiorcail a mbogann an t-ualach air. - Ó athraíonn treo agus luach an fhórsa lártheifeacha ag brath ar an gcaoi a mbogann agus a athraíonn an réad a luas, tá an teannas iomlán ar an rópa comhthreomhar leis an rópa i gcónaí ag an lárphointe. Cuimhnigh go bhfeidhmíonn fórsa domhantarraingthe i gcónaí ar an réad agus é a tharraingt anuas. Mar sin má tá an réad ag luascadh go hingearach, teannas iomlán an ceann is láidre ag an bpointe is ísle den stua (tugtar an pointe cothromaíochta do luascadán), nuair a shroicheann an réad a luas uasta, agus an ceann is laige ag barr an stua de réir mar a mhoillíonn an réad.
- Glacaimid leis, inár sampla féin, nach bhfuil an réad ag luasghéarú aníos a thuilleadh, ach ag luascadh cosúil le luascadán. Lig go mbeidh ár rópa 1.5 m ar fhad, agus bogann ár n-ualach ar luas 2 m / s, agus muid ag dul tríd an bpointe is ísle den luascán.Más gá dúinn an fórsa teannas a ríomh ag an bpointe is ísle den stua, nuair is mó é, ansin ar dtús ní mór dúinn a fháil amach an bhfuil an meáchan domhantarraingthe céanna ag an ualach ag an bpointe seo, mar atá sa staid scíthe - 98 Newtons. Chun fórsa lártheifeacha breise a fháil, caithfimid na rudaí seo a leanas a réiteach:
- F.c = m × v / r
- F.c = 10 × 2/1.5
- F.c = 10 × 2.67 = 26.7 Newtons.
- Mar sin, is é 98 + 26.7 = an teannas iomlán 124.7 Newtons.
4 Tabhair faoi deara go n-athraíonn an fórsa tarraingthe de bharr domhantarraingthe de réir mar a théann an t-ualach tríd an stua. Mar a dúradh thuas, athraíonn treo agus méid an fhórsa lártheifeacha de réir mar a théann an réad i leataobh. Ar aon chuma, cé go bhfanann fórsa domhantarraingthe seasmhach, glanfhórsa teanntachta de bharr domhantarraingthe athruithe freisin. Nuair a bhíonn an réad luascach ní ag an bpointe is ísle den stua (pointe cothromaíochta), tarraingíonn domhantarraingt anuas é, ach tarraingíonn an fórsa tarraingthe suas é ag uillinn. Ar an gcúis seo, ní mór don fhórsa tarraingthe cuid de fhórsa domhantarraingthe a sheasamh, agus ní a iomláine. - Trí fhórsa domhantarraingthe a roinnt ina dhá veicteoir, is féidir leat an stát seo a shamhlú. Ag pointe ar bith i stua réad atá ag luascadh go hingearach, déanann an rópa uillinn "θ" le líne tríd an bpointe cothromaíochta agus lár an uainíochta. Chomh luath agus a thosaíonn an luascadán ag luascadh, roinntear an fórsa imtharraingthe (m × g) ina 2 veicteoir - mgsin (θ), ag gníomhú go bunúsach leis an stua i dtreo an phointe cothromaíochta agus mgcos (θ), ag gníomhú go comhthreomhar leis an teannas. fórsa, ach sa treo eile. Ní féidir leis an teannas seasamh in aghaidh mgcos (θ) - an fórsa a dhírítear ina choinne - ní an fórsa imtharraingthe go léir (ach amháin an pointe cothromaíochta, áit a bhfuil na fórsaí uile mar an gcéanna).
- Glacaimid leis nuair a bhíonn an luascadán tílithe 15 céim ón ingearach, bogann sé ar luas 1.5 m / s. Faighfimid an fórsa teanntachta trí na gníomhartha seo a leanas:
- Cóimheas an fhórsa tarraingthe leis an bhfórsa imtharraingthe (T.g) = 98cos (15) = 98 (0.96) = 94.08 Newtons
- Fórsa lártheifeacha (F.c) = 10 × 1.5 / 1.5 = 10 × 1.5 = 15 Newtons
- Teannas iomlán = T.g + F.c = 94,08 + 15 = 109.08 Newtons.
5 Ríomh an frithchuimilt. Aistríonn aon rud a tharraingíonn an rópa agus a mbíonn fórsa “coscánaithe” air ó fhrithchuimilt réad (nó sreabháin) eile an éifeacht seo go dtí an teannas sa rópa. Ríomhtar an fórsa frithchuimilte idir dhá réad ar an mbealach céanna le haon chás eile - agus an chothromóid seo a leanas á úsáid: Fórsa cuimilte (scríofa mar F de ghnáthr) = (mu) N, áit arb é mu comhéifeacht an fhórsa frithchuimilte idir réada agus is é N an gnáthfhórsa idirghníomhaíochta idir réada, nó an fórsa lena mbrúlann siad ar a chéile. Tabhair faoi deara go bhfuil frithchuimilt ar fos - frithchuimilt a tharlaíonn mar thoradh ar iarracht a dhéanamh réad a chur ar neamhní - difriúil ó fhrithchuimilt gluaisne - frithchuimilt a éiríonn as iarracht a dhéanamh réad atá ag gluaiseacht a choinneáil ag gluaiseacht. - Glacaimid leis nach sáraíonn ár n-ualach 10 kg a thuilleadh, anois tá sé á tharraingt go cothrománach le rópa. Má ghlactar leis gurb é 0.5 comhéifeacht frithchuimilte ghluaiseacht an domhain agus go bhfuil ár n-ualach ag gluaiseacht ar luas tairiseach, ach caithfimid luasghéarú 1m / s a thabhairt dó. Tugann an fhadhb seo dhá athrú thábhachtacha isteach - ar dtús, ní gá dúinn an fórsa tarraingthe a ríomh maidir le domhantarraingt a thuilleadh, ós rud é nach dtacaíonn ár rópa leis an meáchan. Sa dara háit, beidh orainn an teannas de bharr frithchuimilte a ríomh chomh maith le luasghéarú mhais an ualaigh. Caithfimid na rudaí seo a leanas a chinneadh:
- Gnáthfhórsa (N) = 10kg & × 9.8 (Luasghéarú de réir Domhantarraingt) = 98 N.
- Fórsa gluaiseachta frithchuimilte (F.r) = 0.5 × 98 N = 49 Newtons
- Fórsa luasghéaraithe (F.a) = 10 kg × 1 m / s = 10 Newtons
- Teannas iomlán = F.r + F.a = 49 + 10 = 59 Newtons.
- Glacaimid leis nach sáraíonn ár n-ualach 10 kg a thuilleadh, anois tá sé á tharraingt go cothrománach le rópa. Má ghlactar leis gurb é 0.5 comhéifeacht frithchuimilte ghluaiseacht an domhain agus go bhfuil ár n-ualach ag gluaiseacht ar luas tairiseach, ach caithfimid luasghéarú 1m / s a thabhairt dó. Tugann an fhadhb seo dhá athrú thábhachtacha isteach - ar dtús, ní gá dúinn an fórsa tarraingthe a ríomh maidir le domhantarraingt a thuilleadh, ós rud é nach dtacaíonn ár rópa leis an meáchan. Sa dara háit, beidh orainn an teannas de bharr frithchuimilte a ríomh chomh maith le luasghéarú mhais an ualaigh. Caithfimid na rudaí seo a leanas a chinneadh:
Modh 2 de 2: An fórsa teanntachta ar iliomad snáitheanna a ríomh
1 Ardaigh meáchain comhthreomhara ingearacha le ulóg. Is meicníochtaí simplí iad bloic atá comhdhéanta de dhiosca ar fionraí a fhágann gur féidir treo fhórsa tarraingthe an rópa a aisiompú. I gcumraíocht bloc simplí, ritheann an rópa nó an cábla ón ualach ar fionraí suas go dtí an bloc, ansin síos go dtí ualach eile, agus ar an gcaoi sin cruthaítear dhá chuid de rópa nó cábla. Ar aon chuma, beidh an teannas i ngach ceann de na hailt mar an gcéanna, fiú má tharraingíonn fórsaí de mhéideanna difriúla an dá chríoch. Maidir le córas dhá mhais atá ar crochadh go hingearach i mbloc, is é 2g (m an fórsa teanntachta1) (m2) / (m2+ m1), i gcás gurb é "g" luasghéarú na domhantarraingthe, "m1"An bhfuil mais an chéad réad," m2»An bhfuil mais an dara réad. - Tabhair faoi deara an méid seo a leanas, glacann fadhbanna fisiciúla leis sin tá bloic foirfe - ná bíodh mais, frithchuimilt acu, ní bhriseann siad, ní dhéanann siad dífhoirmiú agus ní scarann siad ón rópa a thacaíonn leo.
- Is dóigh linn go bhfuil dhá mheáchan againn ar crochadh go hingearach ag foircinn comhthreomhara an rópa. Tá mais 10 kg ag ualach amháin, agus meáchan 5 kg ag an gceann eile. Sa chás seo, caithfimid na rudaí seo a leanas a ríomh:
- 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, ós rud é go bhfuil meáchan amháin níos troime, go bhfuil na heilimintí eile go léir comhionann, tosóidh an córas seo ag luasghéarú, dá bhrí sin, bogfaidh meáchan 10 kg anuas, ag cur iallach ar an dara meáchan dul suas.
- 2 Meáchain a fhionraí ag úsáid bloic le sreangáin ingearacha neamh-chomhthreomhara. Is minic a úsáidtear bloic chun fórsa tarraingthe a threorú i dtreo seachas suas nó síos. Más rud é, mar shampla, go gcuirtear ualach ar fionraí go hingearach ó cheann amháin den rópa, agus go gcoinníonn an foirceann eile an t-ualach i bplána trasnánach, ansin bíonn an córas neamh-chomhthreomhar bloic i bhfoirm triantáin le huillinneacha ag pointí leis an gcéad cheann ualach, an dara ceann agus an bloc féin. Sa chás seo, braitheann an teannas sa rópa ar fhórsa domhantarraingthe agus ar chomhpháirt an fhórsa tarraingthe, atá comhthreomhar leis an gcuid trasnánach den rópa.
- Is dóigh linn go bhfuil córas againn le hualach 10 kg (m1), ar crochadh go hingearach, ceangailte le hualach 5 kg (m2) suite ar eitleán claonta 60 céim (creidtear nach dtugann an fána seo frithchuimilt). Chun an teannas sa rópa a fháil, is é an bealach is éasca cothromóidí a scríobh ar dtús do na fórsaí a luasghéadaíonn na meáchain. Ansin, gníomhaímid mar seo:
- Tá an t-ualach ar fionraí níos troime, níl aon fhrithchuimilt ann, mar sin tá a fhios againn go bhfuil sé ag luasghéarú. Tarraingíonn an teannas sa rópa aníos ionas go luasghéaraíonn sé maidir leis an bhfórsa iarmhartach F = m1(g) - T, nó 10 (9.8) - T = 98 - T.
- Tá a fhios againn go luathaíonn ualach ar eitleán claonta aníos. Ós rud é nach bhfuil aon fhrithchuimilt ann, tá a fhios againn go dtarraingíonn teannas an t-ualach suas an eitleán, agus é a tharraingt anuas amháin do mheáchan féin. Ríomhtar an chomhpháirt den fhórsa a tharraingíonn anuas an ceann claonta mar mgsin (θ), mar sin inár gcás is féidir linn a thabhairt i gcrích go bhfuil sé ag luasghéarú maidir leis an bhfórsa iarmhartach F = T - m2(g) sin (60) = T - 5 (9.8) (0.87) = T - 42.14.
- Más ionann an dá chothromóid seo, faighimid 98 - T = T - 42.14. Faigh T agus faigh 2T = 140.14, nó T = 70.07 Newtons.
- Is dóigh linn go bhfuil córas againn le hualach 10 kg (m1), ar crochadh go hingearach, ceangailte le hualach 5 kg (m2) suite ar eitleán claonta 60 céim (creidtear nach dtugann an fána seo frithchuimilt). Chun an teannas sa rópa a fháil, is é an bealach is éasca cothromóidí a scríobh ar dtús do na fórsaí a luasghéadaíonn na meáchain. Ansin, gníomhaímid mar seo:
3 Úsáid snáitheanna iolracha chun an réad a chrochadh. Mar fhocal scoir, samhlaímid go bhfuil an réad ar fionraí ó chóras rópa “cruth Y” - socraítear dhá rópa ar an uasteorainn agus buaileann siad le chéile ag an lárphointe as a dtagann an tríú rópa le hualach. Is léir fórsa tarraingthe an tríú rópa - tarraingt simplí mar gheall ar dhomhantarraingt nó m (g). Tá na teannas ar an dá rópa eile difriúil agus ba cheart go gcuirfeadh siad suas le fórsa atá comhionann leis an domhantarraingt aníos sa suíomh ceartingearach agus nialas sa dá threo chothrománacha, ag glacadh leis go bhfuil an córas ar fos. Braitheann an teannas sa rópa ar mheáchan na n-ualaí ar fionraí agus ar an uillinn trína ndéantar gach rópa a shraonadh ón tsíleáil. - Glacaimid leis go bhfuil mais 10 kg ag an mbunmheáchan inár gcóras cruth Y agus go bhfuil dhá rópa ar fionraí, ceann acu 30 céim ón uasteorainn agus an ceann eile 60 céim. Más gá dúinn an teannas a fháil i ngach ceann de na rópaí, caithfimid comhpháirteanna cothrománacha agus ingearacha an teannas a ríomh. Chun T a fháil1 (teannas sa rópa, a bhfána 30 céim) agus T.2 (teannas sa rópa sin, a bhfuil a fána 60 céim), ní mór duit cinneadh a dhéanamh:
- De réir dhlíthe na triantánachta, is é an gaol idir T = m (g) agus T.1 agus T.2 cothrom le cosine na huillinne idir gach ceann de na rópaí agus an tsíleáil. Do T.1, cos (30) = 0.87, mar atá i gcás T.2, cos (60) = 0.5
- Déan an teannas sa rópa bun (T = mg) a iolrú faoi chosine gach uillinne chun T a fháil1 agus T.2.
- T.1 = 0.87 × m (g) = 0.87 × 10 (9.8) = 85.26 Newtons.
- T.2 = 0.5 × m (g) = 0.5 × 10 (9.8) = 49 Newtons.
- Glacaimid leis go bhfuil mais 10 kg ag an mbunmheáchan inár gcóras cruth Y agus go bhfuil dhá rópa ar fionraí, ceann acu 30 céim ón uasteorainn agus an ceann eile 60 céim. Más gá dúinn an teannas a fháil i ngach ceann de na rópaí, caithfimid comhpháirteanna cothrománacha agus ingearacha an teannas a ríomh. Chun T a fháil1 (teannas sa rópa, a bhfána 30 céim) agus T.2 (teannas sa rópa sin, a bhfuil a fána 60 céim), ní mór duit cinneadh a dhéanamh:
