Trakcenebo Napětí, je jméno dané síla který je vyvíjen na tělo například pomocí lan, kabelů nebo drátů. Tažná síla je zvláště užitečná, pokud chcete, aby síla byla přestoupil do jiných vzdálených těles nebo ke změně směru působení síly.
Dívej setaky: Zjistěte, co studovat v mechanice pro test Enem
Jak vypočítat tažnou sílu?
Pro výpočet tažné síly musíme použít naši znalost tří zákonů Newton, proto vám doporučujeme, abyste si přečetli základy Dynamics v našem článku o na Newtonovy zákony (stačí otevřít odkaz) před pokračováním ve studii v tomto textu.
Ó výpočet trakce bere v úvahu, jak je aplikován, a to závisí na mnoha faktorech, jako je počet orgánů, které tvoří systém. být zkoumán úhel, který je tvořen mezi tažnou silou a vodorovným směrem, a také stav pohybu těla.
Lano připojené k výše uvedeným vozům slouží k přenosu síly, která táhne jeden z vozů.
Abychom mohli vysvětlit, jak se počítá trakce, uděláme to na základě různých situací, často účtovaných ve zkouškách z fyziky pro přijímací zkoušky na univerzitu a v A buď.
Trakce působící na tělo
První případ je nejjednodušší ze všech: je to, když je nějaké tělo, například blok znázorněný na následujícím obrázku vytáhlzajedenlano. Pro ilustraci této situace zvolíme těleso o hmotnosti m, které spočívá na povrchu bez tření. V následujícím případě, stejně jako v ostatních případech, byla záměrně vynechána normální síla a síla tělesné hmotnosti, aby se usnadnila vizualizace každého případu. Hodinky:
Když je jedinou silou působící na tělo vnější tah, jak je znázorněno na obrázku výše, bude se tento tah rovnat sílavýsledný o těle. Podle Newtonův druhý zákon, bude se tato čistá síla rovnat produktjeho hmotnosti zrychlením, trakci lze tedy vypočítat jako:
T - Pohon (N)
m - hmotnost (kg)
The - zrychlení (m / s²)
Nepřestávejte... Po reklamě je toho víc;)
Trakce aplikovaná na tělo nesené na povrchu třením
Když aplikujeme tažnou sílu na tělo, které je neseno na drsném povrchu, vytvoří tento povrch a třecí síla na rozdíl od směru tažné síly. Podle chování třecí síly, zatímco trakce zůstává nižší než maximum sílavtřenístatický, tělo zůstává uvnitř Zůstatek (a = 0). Nyní, když vyvíjená trakce překročí tuto značku, třecí síla se stane a sílavtřenídynamický.
Fdokud - třecí síla
Ve výše uvedeném případě lze tažnou sílu vypočítat z čisté síly v bloku. Hodinky:
Trakce mezi těly stejného systému
Když jsou dvě nebo více těl v systému propojeny dohromady, pohybují se společně se stejnou akcelerací. Abychom určili tažnou sílu, kterou vyvíjí jedno těleso na druhé, vypočítáme čistou sílu v každém z těl.
Ta, b - Pohon, který tělo A provádí na těle B.
Tb, - Pohon, který tělo B provádí na těle A.
Ve výše uvedeném případě je možné vidět, že pouze jeden kabel spojuje těla A a B, navíc vidíme, že tělo B táhne tělo A trakcí Tb, a. Podle třetího Newtonova zákona, zákona akce a reakce, síla, kterou tělo A vyvíjí na tělo B se rovná síle, kterou tělo B působí na tělo A, avšak tyto síly mají význam protiklady.
Trakce mezi zavěšeným blokem a podporovaným blokem
V případě, že zavěšené tělo táhne další tělo kabelem, který prochází kladkou, můžeme vypočítat napětí na drátu nebo napětí, které působí na každý z bloků pomocí druhého zákona Newton. V tom případě, když mezi podporovaným blokem a povrchem není tření, čistá síla na systém těla je hmotnost zavěšeného těla (PB). Všimněte si následujícího obrázku, který ukazuje příklad tohoto typu systému:
Ve výše uvedeném případě musíme vypočítat čistou sílu na každém z bloků. Tímto způsobem najdeme následující výsledek:
Podívejte se také: Naučte se, jak řešit cvičení týkající se Newtonových zákonů
Nakloněná trakce
Když je těleso, které je umístěno na hladké nakloněné rovině bez tření, taženo kabelem nebo lanem, lze tažnou sílu na toto těleso vypočítat podle součástkahorizontální (PX) tělesné hmotnosti. Tento případ si všimněte na následujícím obrázku:
PSEKERA - vodorovná složka hmotnosti bloku A
PYY - svislá složka hmotnosti bloku A
Trakci aplikovanou na blok A lze vypočítat pomocí následujícího výrazu:
Pohon mezi karoserií zavěšenou lanem a karoserií v nakloněné rovině
V některých cvičeních je běžné používat systém, ve kterém je tělo, které je podepřeno ve svahu vytáhlzaAtělopozastaveno, lanem, které prochází a kladka.
Na výše uvedeném obrázku jsme nakreslili dvě složky váhové síly bloku A, PSEKERA a PYY. Síla odpovědná za pohyb této soustavy těles je výsledkem mezi hmotností bloku B, zavěšenou a vodorovnou složkou hmotnosti bloku A:
kyvadlo
V případě pohybu kyvadla, které se pohybují podle a trajektorieOběžník, tahová síla vytvářená přízí působí jako jedna ze složek dostředivá síla. Například v nejnižším bodě trajektorie výsledná síla je dána rozdílem mezi trakcí a hmotností. Všimněte si schématu tohoto typu systému:
V nejnižším bodě pohybu kyvadla vytváří rozdíl mezi trakcí a hmotností dostředivou sílu.
Jak již bylo řečeno, dostředivá síla je výsledná síla mezi tažnou silou a váhovou silou, takže budeme mít následující systém:
FCP - dostředivá síla (N)
Na základě výše uvedených příkladů můžete získat obecnou představu o tom, jak řešit cvičení, která vyžadují výpočet tažné síly. Stejně jako u jakéhokoli jiného typu síly musí být tažná síla vypočítána pomocí našich znalostí tří Newtonových zákonů. V následujícím tématu uvádíme několik příkladů cvičení řešených o trakční síle, abyste jim lépe porozuměli.
Vyřešená cvičení na trakci
Otázka 1 - (IFCE) Na obrázku níže má neroztažitelný drát, který spojuje těla A a B a kladku, zanedbatelné hmotnosti. Hmotnosti těl jsou mA = 4,0 kg a mB = 6,0 kg. Bez ohledu na tření mezi tělesem A a povrchem, zrychlení soupravy, v m / s2, je (uvažujte gravitační zrychlení 10,0 m / s2)?
a) 4.0
b) 6,0
c) 8,0
d) 10.0
e) 12.0
Šablona: Písmeno B
Řešení:
Pro vyřešení tohoto cvičení je nutné aplikovat Newtonův druhý zákon na systém jako celek. Tímto způsobem vidíme, že váhová síla je výslednice, která dělá celý systém v pohybu, takže musíme vyřešit následující výpočet:
Otázka 2 - (UFRGS) Dva bloky o hmotnosti m1= 3,0 kg a m2= 1,0 kg, spojený neroztažitelným drátem, může klouzat bez tření na vodorovné rovině. Tyto bloky jsou taženy vodorovnou silou F modulu F = 6 N, jak je znázorněno na následujícím obrázku (bez ohledu na hmotnost drátu).
Napětí drátu spojujícího dva bloky je
a) nula
b) 2,0 N
c) 3,0 N
d) 4,5 N
e) 6,0 N
Šablona: Písmeno D
Řešení:
Chcete-li vyřešit cvičení, stačí si uvědomit, že jediná síla, která pohybuje hmotovým blokem m1 je to tažná síla, kterou na něj drát vytváří, takže jde o čistou sílu. Abychom toto cvičení vyřešili, zjistíme zrychlení systému a poté provedeme výpočet trakce:
Otázka 3 - (EsPCEx) Výtah má hmotnost 1 500 kg. Vzhledem k gravitačnímu zrychlení rovnému 10 m / s² je trakce na kabelu výtahu, když stoupá prázdný, se zrychlením 3 m / s²,:
a) 4500 N.
b) 6000 N
c) 15500 N
d) 17 000 N.
e) 19500 N.
Šablona: Písmeno e
Řešení:
Pro výpočet intenzity tažné síly vyvíjené kabelem na výtahu použijeme druhý zákon z Newton, tímto způsobem, zjistíme, že rozdíl mezi trakcí a hmotností je ekvivalentní čisté síle, tedy dospěli jsme k závěru, že:
Otázka 4 - (CTFMG) Následující obrázek ilustruje stroj Atwood.
Za předpokladu, že tento stroj má kladku a kabel se zanedbatelnou hmotností a že tření je také zanedbatelné, modul zrychlení bloků s hmotností rovnou m1 = 1,0 kg a m2 = 3,0 kg, vm / s², je:
a) 20
b) 10
c) 5
d) 2
Šablona: Písmeno C.
Řešení:
Pro výpočet zrychlení tohoto systému je třeba poznamenat, že čistá síla je určeno rozdílem mezi váhami těl 1 a 2, stačí použít druhou Newtonův zákon:
Podle mě. Rafael Helerbrock
