Trækkraft, eller spænding, er navnet givet til styrke som udøves på en krop ved hjælp af f.eks. reb, kabler eller ledninger. Trækkraften er især nyttig, når du vil have en kraft til at være overført til andre fjerne legemer eller for at ændre retningen for påføring af en kraft.
Seogså: Ved, hvad du skal studere i mekanik til Enem-testen
Hvordan beregner man trækkraften?
For at beregne trækkraften skal vi anvende vores viden om de tre love af Newton, derfor opfordrer vi dig til at gennemgå det grundlæggende i Dynamics ved at få adgang til vores artikel om på Newtons love (tilgå blot linket), før du fortsætter med undersøgelsen i denne tekst.
O trækkraftberegning tager højde for, hvordan det anvendes, og dette afhænger af flere faktorer, såsom antallet af organer, der udgør systemet. undersøges, vinklen der dannes mellem trækkraften og den vandrette retning og også bevægelsestilstanden af kroppe.
Rebet fastgjort til bilerne ovenover bruges til at overføre en kraft, som trækker en af bilerne.
For at vi kan forklare, hvordan trækkraft beregnes, vil vi gøre det baseret på forskellige situationer, som ofte kræves i fysikeksamener til universitetsadgangseksamener og i Og enten.
Træk på en krop
Det første tilfælde er det enkleste af alt: det er, når en krop, som blokken repræsenteret i den følgende figur, er trukketomenreb. For at illustrere denne situation vælger vi et legeme med massen m, der hviler på en friktionsfri overflade. I det følgende tilfælde, som i de andre tilfælde, blev normalkraften og kropsvægtkraften med vilje udeladt for at lette visualiseringen af hvert tilfælde. Holde øje:
Når den eneste kraft, der påføres en krop er et eksternt træk, som vist på figuren ovenfor, vil dette træk være lig med styrkeresulterende om kroppen. Ifølge Newtons 2. lov, vil denne nettokraft være lig med produktaf dens masse ved acceleration, således kan trækket beregnes som:
T – Trækkraft (N)
m – masse (kg)
Det – acceleration (m/s²)
Trækkraft påført en krop understøttet på en friktionsoverflade
Når vi påfører en trækkraft på en krop, der er understøttet på en ru overflade, producerer denne overflade en friktionskraft i modsætning til trækkraftens retning. Ifølge friktionskraftens opførsel, mens trækkraften forbliver lavere end maksimum styrkeifriktionstatisk, kroppen forbliver i balance (a = 0). Når nu den udøvede trækkraft overstiger dette mærke, bliver friktionskraften a styrkeifriktiondynamisk.
Fså længe - Friktionskraft
I ovenstående tilfælde kan trækkraften beregnes ud fra nettokraften på blokken. Holde øje:
Trækkraft mellem kroppe i samme system
Når to eller flere legemer i et system er koblet sammen, bevæger de sig sammen med samme acceleration. For at bestemme den trækkraft, som det ene legeme udøver på det andet, beregner vi nettokraften i hvert af legemerne.
Ta, b – Træk, som krop A gør på krop B.
Tb, den – Træk, som krop B gør på krop A.
I ovenstående tilfælde er det muligt at se, at kun et kabel forbinder krop A og B, desuden ser vi, at krop B trækker krop A gennem trækkraft Tb, a. Ifølge Newtons tredje lov, loven om handling og reaktion, den kraft, som krop A udøver på krop B er lig med den kraft som krop B udøver på krop A, dog har disse kræfter betydninger modsætninger.
Træk mellem ophængt blok og understøttet blok
I det tilfælde, hvor et ophængt legeme trækker et andet legeme gennem et kabel, der passerer gennem en remskive, vi kan beregne spændingen på tråden eller spændingen, der virker på hver af blokkene gennem den anden lov af Newton. I dette tilfælde, når der ikke er friktion mellem den understøttede blok og overfladen, nettokraften på kropssystemet er vægten af det ophængte legeme (TILB). Bemærk følgende figur, som viser et eksempel på denne type system:
I ovenstående tilfælde skal vi beregne nettokraften i hver af blokkene. Ved at gøre dette finder vi følgende resultat:
Se også: Lær at løse øvelser om Newtons love
Skrå trækkraft
Når et legeme, der er placeret på et glat, friktionsfrit skråplan, trækkes af et kabel eller reb, kan trækkraften på denne krop beregnes iht. komponentvandret (TILx) af kropsvægten. Bemærk dette tilfælde i følgende figur:
TILØKSE – vandret del af vægten af blok A
TILÅÅ – lodret komponent af vægten af blok A
Trækkraften anvendt på blok A kan beregnes ved hjælp af følgende udtryk:
Trækkraft mellem et legeme ophængt i kabel og et legeme på et skråplan
I nogle øvelser er det almindeligt at bruge et system, hvor den krop, der støttes på skråningen, er trukketom-enlegemesuspenderet, gennem et reb, der går gennem en remskive.
I figuren ovenfor har vi tegnet de to komponenter af vægtkraften af blok A, TILØKSE og TILÅÅ. Den kraft, der er ansvarlig for at bevæge dette system af kroppe, er resultanten mellem vægten af blok B, ophængt, og den vandrette komponent af vægten af blok A:
pendultræk
I tilfælde af flytning af penduler, som bevæger sig efter en baneCirkulær, trækkraften produceret af garnet fungerer som en af komponenterne i centripetal kraft. På det laveste punkt af banen, f.eks. den resulterende kraft er givet af forskellen mellem trækkraft og vægt. Bemærk et skema over denne type system:
Ved det laveste punkt for pendulbevægelse frembringer forskellen mellem trækkraft og vægt centripetalkraft.
Som sagt er centripetalkraften den resulterende kraft mellem trækkraften og vægtkraften, så vi vil have følgende system:
FCP - centripetalkraft (N)
Baseret på eksemplerne vist ovenfor kan du få en generel idé om, hvordan du løser øvelser, der kræver beregning af trækkraft. Som med enhver anden form for kraft skal trækkraften beregnes ved at anvende vores viden om Newtons tre love. I det følgende emne præsenterer vi nogle eksempler på løste øvelser om trækkraft, så du bedre kan forstå det.
Løste øvelser på trækkraft
Spørgsmål 1 - (IFCE) På figuren nedenfor har den uudvidelige wire, der forbinder legeme A og B og remskiven, ubetydelige masser. Kroppenes masser er mA = 4,0 kg og mB = 6,0 kg. Ses der bort fra friktionen mellem krop A og overfladen, sættets acceleration, i m/s2, er (overvej tyngdeaccelerationen 10,0 m/sek2)?
a) 4,0
b) 6,0
c) 8,0
d) 10,0
e) 12,0
Feedback: Bogstav B
Løsning:
For at løse øvelsen er det nødvendigt at anvende Newtons anden lov på systemet som helhed. Ved at gøre dette ser vi, at vægtkraften er den resultant, der får hele systemet til at bevæge sig, derfor skal vi løse følgende beregning:
Spørgsmål 2 - (UFRGS) To blokke, af masser m1=3,0 kg og m2=1,0 kg, forbundet med en ikke-udvidelig wire, kan glide uden friktion på et vandret plan. Disse blokke trækkes af en vandret kraft F med modul F = 6 N, som vist i den følgende figur (se bort fra ledningens masse).
Spændingen i tråden, der forbinder de to blokke, er
a) nul
b) 2,0 N
c) 3,0 N
d) 4,5 N
e) 6,0 N
Feedback: Bogstav D
Løsning:
For at løse øvelsen skal du bare indse, at den eneste kraft, der flytter masseblokken m1 det er trækkraften som wiren laver på den, så det er nettokraften. Så for at løse denne øvelse finder vi systemets acceleration og laver derefter trækkraftberegningen:
Spørgsmål 3 - (EsPCEx) En elevator har en masse på 1500 kg. I betragtning af tyngdeaccelerationen lig med 10 m/s² er trækkraften på elevatorkablet, når det stiger tomt op, med en acceleration på 3 m/s²:
a) 4500 N
b) 6000 N
c) 15500 N
d) 17.000 N
e) 19500 N
Feedback: Bogstav e
Løsning:
For at beregne intensiteten af trækkraften, der udøves af kablet på elevatoren, anvender vi den anden lov om Newton, på denne måde finder vi, at forskellen mellem trækkraft og vægt svarer til nettokraften, derfor vi konkluderede, at:
Spørgsmål 4 - (CTFMG) Følgende figur illustrerer en Atwood-maskine.
Hvis det antages, at denne maskine har en remskive og et kabel med ubetydelige masser, og at friktionen også er ubetydelig, vil accelerationsmodulet for blokke med masser lig m.1 = 1,0 kg og m2 = 3,0 kg, i m/s², er:
a) 20
b) 10
c) 5
d) 2
Feedback: Bogstav C
Løsning:
For at beregne accelerationen af dette system er det nødvendigt at bemærke, at nettokraften er bestemt af forskellen mellem vægten af legeme 1 og 2, gør dette, skal du blot anvende den anden Newtons lov:
Af mig Rafael Helerbrock
