Ελξη, ή Τάση, είναι το όνομα που δίνεται στο δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα μέσω σχοινιών, καλωδίων ή συρμάτων, για παράδειγμα. Η δύναμη έλξης είναι ιδιαίτερα χρήσιμη όταν θέλετε να είναι μια δύναμη μεταφέρθηκε σε άλλα μακρινά σώματα ή να αλλάξει την κατεύθυνση άσκησης μιας δύναμης.
Κοίταεπίσης: Μάθετε τι να σπουδάσετε στη Μηχανική για το τεστ Enem
Πώς να υπολογίσετε τη δύναμη έλξης;
Για να υπολογίσουμε τη δύναμη έλξης, πρέπει να εφαρμόσουμε τις γνώσεις μας για τους τρεις νόμους του Newton, επομένως, σας ενθαρρύνουμε να αναθεωρήσετε τις βασικές αρχές του Dynamics μεταβαίνοντας στο άρθρο μας σχετικά στο Νόμοι του Νεύτωνα (απλώς αποκτήστε πρόσβαση στον σύνδεσμο) πριν προχωρήσετε στη μελέτη σε αυτό το κείμενο.
Ο υπολογισμός έλξης λαμβάνει υπόψη τον τρόπο εφαρμογής του και αυτό εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως τον αριθμό των σωμάτων που απαρτίζουν το σύστημα. να μελετηθεί, η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ της δύναμης έλξης και της οριζόντιας κατεύθυνσης και επίσης η κατάσταση κίνησης του σώματα.
Το σχοινί που είναι προσαρτημένο στα παραπάνω αυτοκίνητα χρησιμοποιείται για τη μεταφορά μιας δύναμης, η οποία τραβάει ένα από τα αυτοκίνητα.
Για να μπορέσουμε να εξηγήσουμε πώς υπολογίζεται η έλξη, θα το κάνουμε με βάση διαφορετικές καταστάσεις, που συχνά απαιτούνται στις εξετάσεις Φυσικής για εισαγωγικές εξετάσεις πανεπιστημίου και στις Και είτε.
Εφαρμογή έλξης σε σώμα
Η πρώτη περίπτωση είναι η πιο απλή από όλες: είναι όταν κάποιο σώμα, όπως το μπλοκ που απεικονίζεται στο παρακάτω σχήμα, είναι τράβηξεανάένασκοινί. Για να δείξουμε αυτήν την κατάσταση, επιλέγουμε ένα σώμα μάζας m που στηρίζεται σε μια επιφάνεια χωρίς τριβή. Στην παρακάτω περίπτωση, όπως και στις άλλες περιπτώσεις, η κανονική δύναμη και η δύναμη σωματικού βάρους παραλείφθηκαν σκόπιμα, προκειμένου να διευκολυνθεί η οπτικοποίηση της κάθε περίπτωσης. Παρακολουθώ:
Όταν η μόνη δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα σώμα είναι μια εξωτερική έλξη, όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα, αυτή η έλξη θα είναι ίση με δύναμηεπακόλουθο σχετικά με το σώμα. Σύμφωνα με την 2ος Νόμος του Νεύτωνα, αυτή η καθαρή δύναμη θα είναι ίση με το προϊόντης μάζας του από την επιτάχυνση, επομένως, η έλξη μπορεί να υπολογιστεί ως:
Τ – Έλξη (N)
Μ – μάζα (kg)
ο – επιτάχυνση (m/s²)
Εφαρμογή έλξης σε σώμα που στηρίζεται σε επιφάνεια τριβής
Όταν ασκούμε ελκτική δύναμη σε σώμα που στηρίζεται σε τραχιά επιφάνεια, αυτή η επιφάνεια παράγει α δύναμη τριβής αντίθετα με την κατεύθυνση της δύναμης έλξης. Σύμφωνα με τη συμπεριφορά της δύναμης τριβής, ενώ η έλξη παραμένει χαμηλότερη από τη μέγιστη δύναμησετριβήστατικός, το σώμα παραμένει μέσα ισορροπία (α = 0). Τώρα, όταν η έλξη που ασκείται ξεπεράσει αυτό το σημάδι, η δύναμη τριβής θα γίνει α δύναμησετριβήδυναμικός.
φάμέχρι - Δύναμη τριβής
Στην παραπάνω περίπτωση, η δύναμη έλξης μπορεί να υπολογιστεί από την καθαρή δύναμη στο μπλοκ. Παρακολουθώ:
Έλξη μεταξύ σωμάτων του ίδιου συστήματος
Όταν δύο ή περισσότερα σώματα σε ένα σύστημα συνδέονται μεταξύ τους, κινούνται μαζί με την ίδια επιτάχυνση. Για να προσδιορίσουμε την ελκτική δύναμη που ασκεί το ένα σώμα στο άλλο, υπολογίζουμε την καθαρή δύναμη σε καθένα από τα σώματα.
Τα, β – Έλξη που κάνει το σώμα Α στο σώμα Β.
Τβ, το – Έλξη που κάνει το σώμα Β στο σώμα Α.
Στην παραπάνω περίπτωση, μπορούμε να δούμε ότι μόνο ένα καλώδιο συνδέει σώματα Α και Β, επιπλέον, βλέπουμε ότι το σώμα Β έλκει το σώμα Α μέσω της έλξης Τβ, α. Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, τον νόμο της δράσης και της αντίδρασης, τη δύναμη που το σώμα Α ασκεί στο Το σώμα Β είναι ίσο με τη δύναμη που ασκεί το σώμα Β στο σώμα Α, ωστόσο, αυτές οι δυνάμεις έχουν σημασία αντίθετα.
Πρόσφυση μεταξύ αναρτημένου μπλοκ και υποστηριζόμενου μπλοκ
Στην περίπτωση που ένα αιωρούμενο σώμα έλκει ένα άλλο σώμα μέσω ενός καλωδίου που διέρχεται από μια τροχαλία, μπορούμε να υπολογίσουμε την τάση στο σύρμα ή την τάση που ενεργεί σε κάθε ένα από τα μπλοκ μέσω του δεύτερου νόμου του Νεύτο. Σε αυτήν την περίπτωση, όταν δεν υπάρχει τριβή μεταξύ του υποστηριζόμενου μπλοκ και της επιφάνειας, η καθαρή δύναμη στο σύστημα του σώματος είναι το βάρος του αιωρούμενου σώματος (ΓΙΑσι). Σημειώστε το παρακάτω σχήμα, το οποίο δείχνει ένα παράδειγμα αυτού του τύπου συστήματος:
Στην παραπάνω περίπτωση, πρέπει να υπολογίσουμε την καθαρή δύναμη σε καθένα από τα μπλοκ. Κάνοντας αυτό, βρίσκουμε το ακόλουθο αποτέλεσμα:
Δείτε επίσης: Μάθετε να λύνετε ασκήσεις σχετικά με τους νόμους του Νεύτωνα
Κεκλιμένη πρόσφυση
Όταν ένα σώμα που είναι τοποθετημένο σε ένα λείο, κεκλιμένο επίπεδο χωρίς τριβές έλκεται από ένα καλώδιο ή σχοινί, η δύναμη έλξης σε αυτό το σώμα μπορεί να υπολογιστεί σύμφωνα με συστατικόοριζόντιος (ΓΙΑΧ) του σωματικού βάρους. Σημειώστε αυτήν την περίπτωση στο παρακάτω σχήμα:
ΓΙΑΤΣΕΚΟΥΡΙ – οριζόντια συνιστώσα του βάρους του μπλοκ Α
ΓΙΑYY – κατακόρυφη συνιστώσα του βάρους του μπλοκ Α
Η έλξη που εφαρμόζεται στο μπλοκ Α μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη έκφραση:
Έλξη μεταξύ σώματος αναρτημένου με καλώδιο και σώματος σε κεκλιμένο επίπεδο
Σε ορισμένες ασκήσεις, είναι σύνηθες να χρησιμοποιείται ένα σύστημα στο οποίο βρίσκεται το σώμα που στηρίζεται στην κλίση τράβηξεανάένασώμαανασταλεί, μέσα από ένα σχοινί που περνά μέσα από α τροχαλία.
Στο παραπάνω σχήμα, έχουμε σχεδιάσει τις δύο συνιστώσες της δύναμης βάρους του μπλοκ Α, ΓΙΑΤΣΕΚΟΥΡΙ και ΓΙΑYY. Η δύναμη που είναι υπεύθυνη για την κίνηση αυτού του συστήματος σωμάτων είναι η προκύπτουσα μεταξύ του βάρους του μπλοκ Β, που αιωρείται, και της οριζόντιας συνιστώσας του βάρους του μπλοκ Α:
τράβηγμα εκκρεμούς
Στην περίπτωση της μετακίνησης των εκκρεμές, που κινούνται σύμφωνα με το α τροχιάΕγκύκλιος, η δύναμη έλξης που παράγεται από το νήμα λειτουργεί ως ένα από τα συστατικά του κεντρομόλος δύναμη. Στο χαμηλότερο σημείο της τροχιάς, για παράδειγμα, η δύναμη που προκύπτει δίνεται από τη διαφορά μεταξύ έλξης και βάρους. Σημειώστε ένα σχηματικό σχήμα αυτού του τύπου συστήματος:
Στο χαμηλότερο σημείο της κίνησης του εκκρεμούς, η διαφορά μεταξύ έλξης και βάρους παράγει κεντρομόλο δύναμη.
Όπως είπαμε, η κεντρομόλος δύναμη είναι η προκύπτουσα δύναμη μεταξύ της δύναμης έλξης και της δύναμης βάρους, επομένως, θα έχουμε το ακόλουθο σύστημα:
φάCP – κεντρομόλος δύναμη (N)
Με βάση τα παραδείγματα που φαίνονται παραπάνω, μπορείτε να πάρετε μια γενική ιδέα για το πώς να λύσετε ασκήσεις που απαιτούν τον υπολογισμό της δύναμης έλξης. Όπως με κάθε άλλο τύπο δύναμης, η δύναμη έλξης πρέπει να υπολογιστεί εφαρμόζοντας τις γνώσεις μας για τους τρεις νόμους του Νεύτωνα. Στο παρακάτω θέμα παρουσιάζουμε μερικά παραδείγματα λυμένων ασκήσεων για τη δύναμη έλξης για να το καταλάβετε καλύτερα.
Λυμένες ασκήσεις έλξης
Ερώτηση 1 - (IFCE) Στο παρακάτω σχήμα, το μη εκτατό σύρμα που ενώνει τα σώματα Α και Β και η τροχαλία έχουν αμελητέες μάζες. Οι μάζες των σωμάτων είναι mA = 4,0 kg και mB = 6,0 kg. Παραβλέποντας την τριβή μεταξύ του σώματος Α και της επιφάνειας, η επιτάχυνση του συνόλου, σε m/s2, είναι (θεωρήστε την επιτάχυνση της βαρύτητας 10,0 m/sec2)?
α) 4.0
β) 6,0
γ) 8.0
δ) 10,0
ε) 12,0
Ανατροφοδότηση: Γράμμα Β
Ανάλυση:
Για να λυθεί η άσκηση, είναι απαραίτητο να εφαρμοστεί ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα στο σύνολο του συστήματος. Κάνοντας αυτό, βλέπουμε ότι η δύναμη βάρους είναι το αποτέλεσμα που κάνει ολόκληρο το σύστημα να κινείται, επομένως, πρέπει να λύσουμε τον ακόλουθο υπολογισμό:
Ερώτηση 2 - (UFRGS) Δύο τετράγωνα, μαζών m1=3,0 kg και m2=1,0 kg, συνδεδεμένο με ένα μη εκτατό σύρμα, μπορεί να γλιστρήσει χωρίς τριβές σε οριζόντιο επίπεδο. Αυτά τα μπλοκ έλκονται από μια οριζόντια δύναμη F συντελεστή F = 6 N, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα (αγνοώντας τη μάζα του σύρματος).
Η τάση στο σύρμα που συνδέει τα δύο μπλοκ είναι
α) μηδέν
β) 2,0 N
γ) 3,0 N
δ) 4,5 Β
ε) 6,0 Ν
Ανατροφοδότηση: Γράμμα Δ
Ανάλυση:
Για να λύσετε την άσκηση, απλώς συνειδητοποιήστε ότι η μόνη δύναμη που κινεί το μπλοκ μάζας Μ1 είναι η δύναμη έλξης που κάνει το σύρμα πάνω του, άρα είναι η καθαρή δύναμη. Έτσι, για να λύσουμε αυτήν την άσκηση, βρίσκουμε την επιτάχυνση του συστήματος και στη συνέχεια κάνουμε τον υπολογισμό της έλξης:
Ερώτηση 3 - (EsPCEx) Ένας ανελκυστήρας έχει μάζα 1500 kg. Θεωρώντας την επιτάχυνση της βαρύτητας ίση με 10 m/s², η έλξη στο καλώδιο του ανελκυστήρα, όταν ανεβαίνει κενό, με επιτάχυνση 3 m/s², είναι:
α) 4500 N
β) 6000 Ν
γ) 15500 Ν
δ) 17.000 Ν
ε) 19500 Ν
Ανατροφοδότηση: Γράμμα ε
Ανάλυση:
Για να υπολογίσουμε την ένταση της ελκτικής δύναμης που ασκεί το καλώδιο στον ανελκυστήρα, εφαρμόζουμε τον δεύτερο νόμο του Newton, με αυτόν τον τρόπο, βρίσκουμε ότι η διαφορά μεταξύ έλξης και βάρους είναι ισοδύναμη με την καθαρή δύναμη, επομένως καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι:
Ερώτηση 4 - (CTFMG) Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει μια μηχανή Atwood.
Αν υποθέσουμε ότι αυτό το μηχάνημα έχει τροχαλία και καλώδιο με αμελητέες μάζες και ότι η τριβή είναι επίσης αμελητέα, ο συντελεστής επιτάχυνσης μπλοκ με μάζες ίση με m1 = 1,0 kg και m2 = 3,0 kg, σε m/s², είναι:
α) 20
β) 10
γ) 5
δ) 2
Ανατροφοδότηση: Γράμμα Γ
Ανάλυση:
Για τον υπολογισμό της επιτάχυνσης αυτού του συστήματος, είναι απαραίτητο να σημειωθεί ότι η καθαρή δύναμη είναι καθορίζεται από τη διαφορά μεταξύ των βαρών των σωμάτων 1 και 2, κάνοντας αυτό, απλώς εφαρμόστε το δεύτερο Νόμος του Νεύτωνα:
Από εμένα Rafael Helerbrock