Gratis kropsdiagram hvordan man gør det, eksempler, motion

EN Free-Body diagram, isoleret legemsdiagram eller kraftdiagram, er et diagram, hvor de kræfter, der virker på et legeme, er repræsenteret af pile.

Sørg for at medtage i diagrammet alle de kræfter, der virker på objektet, og da det er en vektorstørrelse, har pilen ansvaret for at indikere dens retning og dens sans, mens dens længde giver en idé om modulet eller intensiteten.

I figur 1 har vi et eksempel på et frit legemsdiagram, som vi skal analysere.

Situationen er som følger: et trafiklys, der hænger i ro fra nogle kabler (figur 1a). To kræfter virker på den, den ene er den, der udøves af Jorden, hvilket er vægt. I diagrammet er det betegnet som F_g og virker lodret nedad.

Den anden kraft er spændingen i den lodrette streng, kaldet T₃ og det går i lodret retning opad, holder trafiklyset og forhindrer det i at falde til jorden.

Når et problem har mere end et objekt, er det nødvendigt at tegne et diagram for hver enkelt separat..

Knuden mellem de skrå reb og rebet, der holder trafiklyset, betragtes som et punktobjekt, og dets fritlegemsdiagram er i figur 1c. Bemærk, at for knuden er spændingen T₃ er rettet nedad.

Det er vigtigt at bemærke, at de kræfter, som objektet udøver på andre legemer, ikke skal vises i diagrammet for frit legeme, men kun dem, der handler på det.

Artikelindeks

• 1 Eksempler på diagram med fri krop
  • 1.1 En person, der trækker en bagagerum eller container
  • 1.2 En blok, der glider ned ad et skråt plan
  • 1.3 Atwoods maskine
• 2 Øvelse løst
  • 2.1 Løsning
• 3 Referencer

Eksempler på diagram med fri krop

Det frie kropsdiagram tillader anvendelse af Newtons love og med dem bestemme bevægelsestilstanden eller resten af ​​det objekt, som kræfterne virker på. I tilfældet med det viste trafiklys kan vi bestemme værdien af ​​spændingerne i kablerne, der holder trafiklyset, idet vi kender vægten af ​​dette.

Når først disse data er kendt, vælges egnede kabler til at hænge trafiklyset, og som udfører deres funktion uden at kollapse.

Free-body diagrammer bruges til at beskrive forskellige hverdagssituationer, som disse:

En person, der trækker en bagagerum eller container

Det er meget almindeligt, at folk skal bære tunge genstande som f.eks. Containeren i figuren. For at gøre dette skal de udøve en styrke F om containeren, som i dette eksempel er vandret og til højre, hvilket er bevægelsesretningen.

Men dette er ikke den eneste kraft, der virker på ham, der er også det normale n, udøves af platformens flade overflade. Og endelig er der vægten af ​​det: F_g, rettet lodret nedad.

Det normale er en kraft, der opstår, når to overflader er i kontakt og altid er vinkelret på den overflade, der udøver den. I dette tilfælde udøver platformen på hjul en normal på containeren.

En blok, der glider ned ad et skråt plan

Nogle skriveborde har bordet let vippet for at gøre det lettere at tage noter og læse. Den har også en holder til blyantholder, men vi har alle lagt blyanten på bordet ud af spalten, og vi har set, hvordan den glider på bordet.

Hvilke kræfter virker på blyanten?

De samme, der virker på blokken vist i følgende diagram med frit legeme:

Det normale F_N er den kraft, som bordoverfladen udøver på den understøttede blyant eller blok. I modsætning til det foregående eksempel er det normale ikke lodret, men skråt. Husk, at det normale er den kraft, som bordet udøver på blokken og er vinkelret på den. Da bordet er vippet, er det normale også.

Som altid vægten F_g er lodret, uanset systemets hældning.

Og endelig har vi en ny kraft, der virker, hvilket er kinetisk friktion F_fr mellem bordet og blyanten eller blokken. Friktion er også en kontaktkraft, men i modsætning til normalt er den en tangentiel (parallel) kraft til overfladen. Bemærk også, at det altid er rettet i den modsatte retning af bevægelse..

Atwoods maskine

Atwood-maskinen er en simpel maskine, der består af en let, friktionsfri remskive på skinnen, hvorigennem et let og uudvideligt reb passerer.

To genstande med masse m hænges derfra₁ og m_to. Når et af objekterne går op, går det andet ned, som vist i figur 4a:

Da der er to objekter, er der lavet et frit kropsdiagram for hver enkelt separat. For begge objekter er der kun to kræfter: spændingen i strengen T og de respektive vægte.

I figuren udtrykkes hver vægt direkte som masseproduktet og accelerationen. På sin side er spændingen altid rettet lodret langs det spændte reb.

Træning løst

Anvend Newtons love for at bestemme den acceleration, hvormed masserne bevæger sig fra Atwood-maskinen vist i det foregående afsnit.

Opløsning

Newtons anden lov siger, at summen af ​​kræfterne er lig med masseproduktet og accelerationen.

Tegnkonventionen i hver masse kan være forskellig, så vi vil bevæge os som en positiv sans, som angivet i grafen, den første masse stiger og den anden falder.

I nogle problemer giver udsagnet ikke information, så skal tegnene tildeles vilkårligt, og hvis resultatet af accelerationen er negativt, bevæger massesystemet sig i modsat retning af det oprindeligt antagne.

-For masse 1 (stiger):

T - m₁g = m₁til

-For masse 2 (lav):

-T + m_tog = m_totil

Begge ligninger danner et system med lineære ligninger af to ukendte, da spændingen vises med et andet tegn i hver ligning, vi tilføjer dem simpelthen term for term, og spændingen annulleres:

m_tog - m₁g = m₁a + m_totil

a = m_tog - m₁g / (m₁ + m_to)

Referencer

1. Bauer, W. 2011. Fysik til ingeniørvidenskab. Bind 1. Mc Graw Hill.
2. Giancoli, D. 2006. Fysik: Principper med applikationer. 6. Ed prentice hall.
3. Serway, R., Vulle, C. 2011. College Physics. 9. udgave Cengage Learning.
4. Tipler, P. (2006) Fysik til videnskab og teknologi. 5. udg. Bind 1. Editorial Reverté.
5. Tippens, P. 2011. Fysik: begreber og applikationer. 7. udgave. Mcgraw bakke