Trakce, nebo Napětí, je jméno dané síla který je namáhán na tělo například pomocí lan, kabelů nebo drátů. Tažná síla je zvláště užitečná, když chcete mít sílu přestoupil k jiným vzdáleným tělesům nebo ke změně směru působení síly.
Koukni setaky: Vědět, co studovat v mechanice pro test Enem
Jak vypočítat tažnou sílu?
K výpočtu tažné síly musíme použít naše znalosti tří zákonů Newtone vám proto doporučujeme, abyste si přečetli základy Dynamics v našem článku o na Newtonovy zákony (stačí přejít na odkaz), než budete pokračovat ve studii v tomto textu.
Ó výpočet trakce bere v úvahu, jak je aplikován, a to závisí na více faktorech, jako je počet těles, která tvoří systém. být studován, úhel, který je vytvořen mezi tažnou silou a horizontálním směrem a také stav pohybu těla.
Lano připevněné k autům výše slouží k přenosu síly, která táhne jedno z aut.
Abychom mohli vysvětlit, jak se počítá trakce, uděláme to na základě různých situací, které jsou často vyžadovány u zkoušek z fyziky pro přijímací zkoušky na vysokou školu a v A buď.
Trakce aplikovaná na tělo
První případ je ze všech nejjednodušší: je to tehdy, když nějaké těleso, jako je blok znázorněný na následujícím obrázku, je vytáhlzaanlano. Pro ilustraci této situace zvolíme těleso o hmotnosti m, které spočívá na povrchu bez tření. V následujícím případě, stejně jako v ostatních případech, byly záměrně vynechány normálová síla a síla tělesné hmotnosti, aby se usnadnila vizualizace každého případu. Hodinky:
Když je jedinou silou působící na těleso vnější tah, jak je znázorněno na obrázku výše, bude tento tah roven sílavýsledný o těle. Podle 2. Newtonův zákon, bude tato čistá síla rovna produktjeho hmotnosti zrychlenímtah lze tedy vypočítat jako:
T - Trakce (N)
m - hmotnost (kg)
The – zrychlení (m/s²)
Trakce aplikovaná na tělo podepřené na třecí ploše
Když působíme tažnou silou na těleso, které je podepřeno na drsném povrchu, tento povrch vytváří a třecí síla proti směru tažné síly. Podle chování třecí síly, přičemž trakce zůstává nižší než maximální sílavtřenístatický, tělo zůstává v Zůstatek (a = 0). Nyní, když vynaložená trakce překročí tuto značku, třecí síla se stane a sílavtřenídynamický.
Fdokud - Třecí síla
Ve výše uvedeném případě lze tažnou sílu vypočítat z čisté síly působící na blok. Hodinky:
Trakce mezi tělesy stejného systému
Když jsou dvě nebo více těles v systému spojena dohromady, pohybují se společně se stejným zrychlením. Abychom určili tažnou sílu, kterou jedno těleso působí na druhé, vypočítáme čistou sílu v každém z těles.
Ta, b – Trakce, kterou působí těleso A na těleso B.
Tb, – Trakce, kterou působí těleso B na těleso A.
Ve výše uvedeném případě je možné vidět, že pouze jeden kabel spojuje tělesa A a B, navíc vidíme, že těleso B táhne těleso A tahem Tb, a. Podle třetího Newtonova zákona, zákona akce a reakce, síla, kterou na těleso A působí těleso B se rovná síle, kterou působí těleso B na těleso A, nicméně tyto síly mají význam protiklady.
Trakce mezi zavěšeným blokem a podepřeným blokem
V případě, kdy zavěšené těleso táhne jiné těleso lankem, které prochází kladkou, můžeme vypočítat napětí na drátu nebo napětí působící na každý z bloků pomocí druhého zákona Newton. V tomto případě, když nedochází k žádnému tření mezi podepřeným blokem a povrchem, čistá síla působící na tělesný systém je hmotností zavěšeného tělesa (PROB). Všimněte si následujícího obrázku, který ukazuje příklad tohoto typu systému:
Ve výše uvedeném případě musíme vypočítat čistou sílu v každém z bloků. Tímto způsobem zjistíme následující výsledek:
Viz také: Naučte se řešit cvičení z Newtonových zákonů
Šikmá trakce
Když je těleso, které je umístěno na hladké nakloněné rovině bez tření, taženo lanem nebo lanem, lze tažnou sílu na toto těleso vypočítat v souladu s komponenthorizontální (PROX) tělesné hmotnosti. Všimněte si tohoto případu na následujícím obrázku:
PROSEKERA – vodorovná složka hmotnosti bloku A
PROYY – vertikální složka hmotnosti bloku A
Trakci aplikovanou na blok A lze vypočítat pomocí následujícího výrazu:
Trakce mezi tělesem zavěšeným na lanku a tělesem na nakloněné rovině
V některých cvicích je běžné používat systém, ve kterém je tělo, které je podepřeno ve sklonu vytáhlzaAtělopozastaveno, přes lano, které prochází a kladka.
Na obrázku výše jsme nakreslili dvě složky tíhové síly bloku A, PROSEKERA a PROYY. Síla odpovědná za pohyb tohoto systému těles je výslednicí mezi hmotností bloku B, zavěšeného, a horizontální složkou hmotnosti bloku A:
tah kyvadla
V případě pohybu kyvadla, které se pohybují podle a trajektorieOběžníktažná síla vytvářená přízí působí jako jedna ze složek příze dostředivá síla. V nejnižším bodě trajektorie, např. výsledná síla je dána rozdílem mezi tahem a hmotností. Všimněte si schématu tohoto typu systému:
V nejnižším bodě pohybu kyvadla vytváří rozdíl mezi tahem a hmotností dostředivou sílu.
Jak již bylo řečeno, dostředivá síla je výsledná síla mezi tažnou silou a tíhovou 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 vypočtena použitím našich znalostí tří Newtonových zákonů. V následujícím tématu uvádíme některé příklady řešených cvičení o tažné síle, abyste ji lépe pochopili.
Řešené cviky na trakci
Otázka 1 - (IFCE) Na obrázku níže má neroztažitelný drát, který spojuje tělesa A a B a kladku, zanedbatelnou hmotnost. Hmotnosti těles 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 (uvažujme gravitační zrychlení 10,0 m/sec2)?
a) 4,0
b) 6,0
c) 8,0
d) 10,0
e) 12,0
Zpětná vazba: Písmeno B
Řešení:
Pro vyřešení cvičení je nutné aplikovat druhý Newtonův zákon na systém jako celek. Tímto způsobem vidíme, že tíhová síla je výslednicí, díky které se celý systém pohybuje, 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 po vodorovné rovině. Tyto bloky jsou taženy horizontální silou F o modulu F = 6 N, jak je znázorněno na následujícím obrázku (bez ohledu na hmotnost drátu).
Napětí v drátu spojujícím dva bloky je
a) nula
b) 2,0 N
c) 3,0 N
d) 4,5 N
e) 6,0 N
Zpětná vazba: Písmeno D
Řešení:
Chcete-li vyřešit cvičení, stačí si uvědomit, že jediná síla, která pohybuje hmotou, blokuje m1 je to tažná síla, kterou na něj drát působí, takže je to čistá síla. Abychom toto cvičení vyřešili, najdeme zrychlení systému a poté provedeme výpočet trakce:
Otázka 3 – (EsPCEx) Výtah má hmotnost 1500 kg. S ohledem na gravitační zrychlení rovné 10 m/s² je trakce na laně výtahu, když stoupá prázdné, se zrychlením 3 m/s²:
a) 4500 N
b) 6000 N
c) 15500 N
d) 17 000 N
e) 19500 N
Zpětná vazba: Písmeno e
Řešení:
Pro výpočet intenzity tažné síly, kterou působí lano na výtah, použijeme druhý zákon Newton, tímto způsobem zjistíme, že rozdíl mezi tahem a hmotností je ekvivalentní čisté síle, tedy došli jsme k závěru, že:
Otázka 4 - (CTFMG) Následující obrázek znázorňuje stroj Atwood.
Za předpokladu, že tento stroj má kladku a lano se zanedbatelnými hmotnostmi a že tření je také zanedbatelné, modul zrychlení bloků o hmotnosti m1 = 1,0 kg a m2 = 3,0 kg, v m/s², je:
a) 20
b) 10
c) 5
d) 2
Zpětná vazba: Písmeno C
Řešení:
Pro výpočet zrychlení tohoto systému je nutné poznamenat, že čistá síla je určeno rozdílem mezi hmotnostmi těles 1 a 2, když to uděláte, stačí použít druhé Newtonův zákon:
Ode mě, Rafael Helerbrock