Садржај

• Кораци
• Метода 1 од 2: Одређивање затезне силе на једној нити
• Метода 2 од 2: Израчунавање влачне силе на више нити

У физици, сила повлачења је сила која делује на уже, кабл, кабл или сличан предмет или групу предмета. Све што је повучено, овјешено, подупрто или њихано конопцем, гајтаном, кабелом итд. Подлијеже сили повлачења. Као и све силе, напетост може убрзати предмете или узроковати њихово деформирање.Способност израчунавања влачне силе важна је вештина не само за студенте физике, већ и за инжењере, архитекте; Они који граде стабилне куће морају знати да ли ће одређено уже или кабл издржати вучну силу тежине предмета како се не би улегнуо или срушио. Почните читати чланак да бисте сазнали како израчунати влачну силу у неким физичким системима.

Кораци

Метода 1 од 2: Одређивање затезне силе на једној нити

1. 1 Одредите силе на сваком крају нити. Сила вучења дате нити, ужета, резултат је сила које вуку конопац на сваком крају. Подсећамо вас сила = маса × убрзање... Под претпоставком да је уже затегнуто, свака промена у убрзању или маси предмета који је суспендован са ужета промениће затегнутост самог ужета. Не заборавите на константно убрзање гравитације - чак и ако систем мирује, његове компоненте су објекти дејства гравитације. Можемо претпоставити да је вучна сила датог ужета Т = (м × г) + (м × а), при чему је „г” убрзање гравитације било ког објекта подржаног ужетом, а „а” је било које друго убрзање, које делује на објекте.
   • За решавање многих физичких проблема, претпостављамо савршено уже - другим речима, наше уже је танко, нема масу и не може се растегнути нити сломити.
   • Као пример, размотримо систем у коме је терет окачен на дрвену греду помоћу једног ужета (види слику). Ни сам терет ни конопац се не померају - систем мирује. Као резултат тога, знамо да би оптерећење било у равнотежи, сила затезања мора бити једнака сили гравитације. Другим речима, сила вуче (Ф._т) = Гравитација (Ф._г) = м × г.
     • Претпоставимо да терет има масу од 10 кг, па је влачна сила 10 кг × 9,8 м / с = 98 Њутна.
2. 2 Размислите о убрзању. Гравитација није једина сила која може утицати на силу вуче ужета - било која сила која се убрзавањем примењује на објекат на ужету производи исти ефекат. Ако се, на пример, предмет који је суспендован са ужета или кабла убрзава сила, тада се сила убрзања (маса × убрзање) додаје затезној сили коју генерише тежина тог предмета.
   • Претпоставимо, у нашем примеру, да је тег од 10 кг окачен на конопац и уместо да буде причвршћен за дрвену греду, повучен је нагоре са убрзањем од 1 м / с. У овом случају морамо узети у обзир убрзање терета, као и убрзање гравитације, на следећи начин:
     • Ф._т = Ф_г + м × а
     • Ф._т = 98 + 10 кг × 1 м / с
     • Ф._т = 108 Њутна.
3. 3 Размотрите угаоно убрзање. Предмет на ужету који се окреће око тачке за коју се сматра да је центар (попут клатна) врши затезање ужета помоћу центрифугалне силе. Центрифугална сила је додатна вучна сила коју уже ствара „гурањем“ према унутра, тако да се терет наставља кретати у луку, а не у правој линији. Што се предмет брже креће, већа је центрифугална сила. Центрифугална сила (Ф._ц) је једнако м × в / р где је „м“ маса, „в“ је брзина, а „р“ је полупречник круга по коме се терет креће.
   • Пошто се смер и вредност центрифугалне силе мењају у зависности од тога како се предмет креће и мења своју брзину, укупна напетост ужета је увек паралелна са ужетом у средишњој тачки. Запамтите да сила гравитације непрестано делује на предмет и повлачи га према доле. Дакле, ако се предмет љуља вертикално, пуна напетост најјачи у најнижој тачки лука (за клатно то се назива тачка равнотеже), када објекат достигне највећу брзину, и најслабији на врху лука док се објекат успорава.
   • Претпоставимо да у нашем примеру предмет више не убрзава нагоре, већ се љуља попут клатна. Нека наше уже буде дугачко 1,5 м, а наш терет се креће брзином од 2 м / с, при проласку кроз најнижу тачку замаха.Ако треба да израчунамо силу затезања у најнижој тачки лука, када је највећа, онда прво морамо сазнати да ли оптерећење у овом тренутку доживљава једнак гравитациони притисак, као у стању мировања - 98 Њутна. Да бисмо пронашли додатну центрифугалну силу, морамо да решимо следеће:
     • Ф._ц = м × в / р
     • Ф._ц = 10 × 2/1.5
     • Ф._ц = 10 × 2,67 = 26,7 Њутна.
     • Тако ће укупна напетост бити 98 + 26,7 = 124,7 Њутна.
4. 4 Имајте на уму да се сила повлачења услед гравитације мења како терет путује кроз лук. Као што је горе напоменуто, смер и величина центрифугалне силе се мењају како се предмет њише. У сваком случају, иако сила гравитације остаје константна, нето влачна сила услед гравитације промене такође. Када је замахни објекат не на најнижој тачки лука (тачка равнотеже), гравитација је повлачи надоле, али је сила вуче вуче према горе под углом. Из тог разлога, сила повлачења мора да одоли делу силе гравитације, а не у целости.
   • Подела силе теже на два вектора може вам помоћи да визуализујете ово стање. У било којој тачки лука вертикално љуљајућег се ужета прави угао "θ" са линијом кроз тачку равнотеже и центар ротације. Чим клатно почне да се љуља, гравитациона сила (м × г) се дели на 2 вектора - мгсин (θ), који делују тангенцијално на лук у правцу тачке равнотеже и мгцос (θ), делујући паралелно са затезањем силе, али у супротном смеру. Напетост може одолети само мгцос (θ) - сили усмереној против ње - не и целој гравитационој сили (осим тачке равнотеже, где су све силе исте).
   • Претпоставимо да се клатно када се нагне 15 степени од вертикале креће брзином од 1,5 м / с. Влачну силу ћемо пронаћи следећим радњама:
     • Однос вучне силе према гравитационој сили (Т._г) = 98цос (15) = 98 (0.96) = 94.08 Њутна
     • Центрифугална сила (Ф._ц) = 10 × 1,5 / 1,5 = 10 × 1,5 = 15 Њутна
     • Пуна напетост = Т._г + Ф._ц = 94,08 + 15 = 109,08 Њутна.
5. 5 Израчунај трење. Сваки предмет који се повуче ужетом и доживи силу „кочења“ од трења другог предмета (или течности) преноси овај ефекат на затезање ужета. Сила трења између два објекта израчунава се на исти начин као у било којој другој ситуацији - користећи следећу једначину: Сила трења (обично се пише као Ф_р) = (му) Н, где је му коефицијент силе трења између објеката и Н је уобичајена сила интеракције међу објектима, или сила са којом притискају један на други. Имајте на уму да се трење у мировању - трење које настаје као резултат покушаја покретања објекта у мировању - разликује од трења кретања - трења које настаје покушајем присиљавања објекта у покрету да се настави кретати.
   • Претпоставимо да се наш терет од 10 кг више не љуља, већ се водоравно вуче ужетом. Претпоставимо да је коефицијент трења при кретању Земље 0,5 и да се наше оптерећење креће константном брзином, али му морамо дати убрзање од 1м / с. Овај проблем уводи двије важне промјене - прво, више не морамо рачунати силу вуче у односу на гравитацију, будући да наше уже не подржава тежину. Друго, мораћемо да израчунамо напетост услед трења, као и због убрзања масе терета. Морамо да одлучимо о следећем:
     • Обична сила (Н) = 10 кг & × 9,8 (Убрзање гравитацијом) = 98 Н.
     • Сила трења при кретању (Ф._р) = 0,5 × 98 Н = 49 Њутна
     • Сила убрзања (Ф._а) = 10 кг × 1 м / с = 10 Њутна
     • Укупна напетост = Ф._р + Ф._а = 49 + 10 = 59 Њутна.

Метода 2 од 2: Израчунавање влачне силе на више нити

1. 1 Подигните вертикалне паралелне тегове помоћу ременице. Блокови су једноставни механизми који се састоје од висећег диска који омогућава да се промени смер вучне силе ужета. У једноставној конфигурацији блока, конопац или кабел пролази од висећег терета до блока, а затим до другог терета, стварајући тако два дијела ужета или кабела. У сваком случају, напетост у сваком од пресека ће бити иста, чак и ако оба краја повуку силе различитих величина. За систем од две масе окомито суспендоване у блоку, затезна сила је 2 г (м₁) (м₂) / (м₂+ м₁), где је "г" убрзање гравитације, "м₁"Да ли је маса првог објекта", м₂»Да ли је маса другог објекта.
   • Имајте на уму следеће, физички проблеми то претпостављају блокови су савршени - немају масу, трење, не ломе се, не деформишу и не одвајају се од ужета које их подржава.
   • Претпоставимо да имамо две тегове окачене вертикално на паралелне крајеве ужета. Један терет има масу од 10 кг, а други има тежину од 5 кг. У овом случају морамо израчунати следеће:
     • Т = 2 г (м₁) (м₂) / (м₂+ м₁)
     • Т = 2 (9,8) (10) (5) / (5 + 10)
     • Т = 19,6 (50) / (15)
     • Т = 980/15
     • Т = 65.33 Њутна.
   • Имајте на уму да, пошто је једна тежина тежа, сви остали елементи су једнаки, овај систем ће почети да се убрзава, па ће се тежина од 10 кг померити надоле, приморавајући другу тежину да се подигне.
2. 2 Спустите утеге помоћу блокова са непаралелним вертикалним низовима. Блокови се често користе за усмеравање вучне силе у другом смеру, а не горе или доле. На пример, ако је терет окомито окачен на један крај ужета, а други крај држи терет у дијагоналној равни, тада непаралелни систем блокова има облик троугла са угловима у тачкама са првим оптерећење, други и сам блок. У овом случају, затезање ужета зависи и од силе теже и од компоненте вучне силе, која је паралелна са дијагоналним делом ужета.
   • Претпоставимо да имамо систем са оптерећењем од 10 кг (м₁), окомито окачен, повезан са теретом од 5 кг (м₂) који се налази на нагнутој равни од 60 степени (верује се да ова косина не даје трење). Да бисте пронашли напетост у ужету, најлакши начин је да прво напишете једначине за силе које убрзавају тегове. Затим се понашамо овако:
     • Висеће оптерећење је веће, нема трења, па знамо да се убрзава надоле. Затезање ужета повлачи се према горе тако да убрзава у односу на резултујућу силу Ф = м₁(г) - Т, или 10 (9.8) - Т = 98 - Т.
     • Знамо да терет на нагнутој равни убрзава нагоре. Пошто нема трења, знамо да напетост вуче терет у равни авиона и повлачи га надоле само сопствену тежину. Компонента силе која повлачи нагнуту рачуна се као мгсин (θ), па у нашем случају можемо закључити да се убрзава у односу на резултујућу силу Ф = Т - м₂(г) син (60) = Т - 5 (9,8) (0,87) = Т - 42,14.
     • Ако изједначимо ове две једначине, добијамо 98 - Т = Т - 42,14. Нађите Т и добијте 2Т = 140,14, или Т = 70,07 Њутна.
3. 3 Објесите објекат помоћу више нити. Да закључимо, замислимо да је објекат објешен за систем ужади у облику слова И - два ужета су причвршћена за плафон и састају се у средишњој тачки из које долази треће уже са теретом. Вучна сила трећег ужета је очигледна - једноставно повлачење услед гравитације или м (г). Напетости на друга два ужета су различите и требале би се додати сили једнакој гравитацији према горе у вертикалном положају и нули у оба хоризонтална правца, под претпоставком да систем мирује. Напетост ужета зависи од тежине суспендованих терета и од угла под којим се свако уже одбија од плафона.
   • Претпоставимо да у нашем систему у облику слова И доња тежина има масу од 10 кг и обешена је помоћу два ужета, од којих је једно 30 степени од плафона, а друго 60 степени. Ако треба да пронађемо напетост у сваком од ужади, морамо израчунати хоризонталне и вертикалне компоненте затезања. Да бисте пронашли Т.₁ (затезање ужета чији је нагиб 30 степени) и Т.₂ (напетост у том ужету, чији је нагиб 60 степени), морате одлучити:
     • Према законима тригонометрије, однос између Т = м (г) и Т₁ и т₂ једнак косинусу угла између сваког од ужади и плафона. За Т.₁, цос (30) = 0,87, као и за Т.₂, цос (60) = 0,5
     • Помножите напон у доњем ужету (Т = мг) косинусом сваког угла да бисте пронашли Т₁ и т₂.
     • Т₁ = 0,87 × м (г) = 0,87 × 10 (9,8) = 85.26 Њутна.
     • Т₂ = 0,5 × м (г) = 0,5 × 10 (9,8) = 49 Њутна.