גרירה, או מתח, הוא השם שניתן ל- כוח שמופעל על גוף באמצעות חבלים, כבלים או חוטים, למשל. כוח המשיכה שימושי במיוחד כאשר אתה רוצה שיהיה כוח הועבר לגופים מרוחקים אחרים או לשנות את כיוון הפעלת הכוח.
תראהגַם: דע מה ללמוד במכניקה למבחן אנם
איך מחשבים את כוח המשיכה?
כדי לחשב את כוח המשיכה, עלינו ליישם את הידע שלנו על שלושת החוקים של ניוטון, לפיכך, אנו ממליצים לך לסקור את היסודות של דינמיקה על ידי גישה למאמר שלנו בנושא בְּ- חוקי ניוטון (פשוט גש לקישור) לפני שתמשיך במחקר בטקסט זה.
O חישוב המתיחה לוקח בחשבון את אופן יישום זה, וזה תלוי במספר גורמים, כגון מספר הגופים המרכיבים את המערכת. נלמד, את הזווית שנוצרת בין כוח המשיכה לכיוון האופקי וגם את מצב התנועה של גופים.
החבל המחובר למכוניות למעלה משמש להעברת כוח, המושך את אחת המכוניות.
כדי שנוכל להסביר כיצד מחושב המתיחה, אנו הולכים לעשות זאת בהתבסס על מצבים שונים, הנדרשים לעתים קרובות בבחינות פיזיקה למבחני כניסה לאוניברסיטה וב- וגם.
מתיחה מופעלת על גוף
המקרה הראשון הוא הפשוט מכולם: זה כאשר גוף כלשהו, כמו הבלוק המיוצג באיור הבא, הוא משךלְכָלאחֶבֶל. כדי להמחיש מצב זה, אנו בוחרים גוף בעל מסה m המונח על משטח ללא חיכוך. במקרה הבא, כמו במקרים האחרים, הכוח הרגיל וכוח משקל הגוף הושמטו בכוונה, על מנת להקל על ההדמיה של כל מקרה. שעון:
כאשר הכוח היחיד המופעל על גוף הוא משיכה חיצונית, כפי שמוצג באיור למעלה, משיכה זו תהיה שווה ל כוחכתוצאה מכך על הגוף. על פי החוק השני של ניוטון, כוח נטו זה יהיה שווה ל- מוצרמהמסה שלו על ידי תאוצה, לפיכך, ניתן לחשב את המשיכה כך:
ט - מתיחה (N)
M - מסה (ק"ג)
ה - תאוצה (m/s²)
מתיחה המופעלת על גוף הנתמך על משטח חיכוך
כאשר אנו מפעילים כוח מתיחה על גוף הנתמך על משטח מחוספס, משטח זה מייצר א כוח החיכוך בניגוד לכיוון כוח המשיכה. לפי התנהגות כוח החיכוך, בעוד המתיחה נשארת נמוכה מהמקסימום כוחבחיכוךסטָטִי, הגוף נשאר בפנים איזון (א = 0). כעת, כאשר המתיחה המופעלת עולה על סימן זה, כוח החיכוך יהפוך ל-a כוחבחיכוךדִינָמִי.
ועד - כוח החיכוך
במקרה שלמעלה, ניתן לחשב את כוח המשיכה מהכוח הנקי על הבלוק. שעון:
מתיחה בין גופים של אותה מערכת
כאשר שני גופים או יותר במערכת מחוברים יחד, הם נעים יחד באותה תאוצה. על מנת לקבוע את כוח המתיחה שגוף אחד מפעיל על השני, אנו מחשבים את הכוח הנקי בכל אחד מהגופים.
טא, ב - מתיחה שגוף A עושה על גוף B.
טב, ה - מתיחה שגוף B עושה על גוף A.
במקרה שלמעלה, ניתן לראות שרק כבל אחד מחבר את גופים A ו-B, יתרה מכך, אנו רואים שגוף B מושך את גוף A באמצעות מתיחה טב, א. לפי החוק השלישי של ניוטון, חוק הפעולה והתגובה, הכוח שגוף A מפעיל על גוף B שווה לכוח שגוף B מפעיל על גוף A, אולם לכוחות אלו יש משמעויות הפכים.
מתיחה בין בלוק תלוי לבלוק נתמך
במקרה בו גוף תלוי מושך גוף אחר דרך כבל שעובר דרך גלגלת, אנו יכולים לחשב את המתח על החוט או את המתח הפועל על כל אחד מהבלוקים באמצעות החוק השני של ניוטון. במקרה הזה, כאשר אין חיכוך בין הבלוק הנתמך למשטח, הכוח הנקי על מערכת הגוף הוא משקל הגוף התלוי (לב). שימו לב לאיור הבא, המציג דוגמה לסוג זה של מערכת:
במקרה שלעיל, עלינו לחשב את הכוח הנקי בכל אחד מהבלוקים. על ידי כך, אנו מוצאים את התוצאה הבאה:
ראה גם: למד לפתור תרגילים על חוקי ניוטון
מתיחה משופעת
כאשר גוף המונח על מישור משופע חלק וללא חיכוך נמשך באמצעות כבל או חבל, ניתן לחשב את כוח המשיכה על גוף זה בהתאם ל רְכִיבאופקי (לאיקס) של משקל הגוף. שימו לב למקרה זה באיור הבא:
לגַרזֶן – מרכיב אופקי של משקל בלוק A
לYY – מרכיב אנכי של משקל בלוק A
ניתן לחשב את המתיחה המופעלת על בלוק A באמצעות הביטוי הבא:
מתיחה בין גוף תלוי בכבל לבין גוף במישור משופע
בחלק מהתרגילים מקובל להשתמש במערכת בה נמצא הגוף הנתמך בשיפוע משךלְכָלאגוּףמוּשׁהֶה, דרך חבל שעובר דרך א גַלגֶלֶת.
באיור שלמעלה, שרטטנו את שני המרכיבים של כוח המשקל של בלוק A, לגַרזֶן ו לYY. הכוח האחראי להנעת מערכת גופים זו הוא התוצאה בין משקלו של בלוק B, התלוי, לבין המרכיב האופקי של משקלו של בלוק A:
משיכת מטוטלת
במקרה של התנועה של מטוטלות, הנעים לפי א מַסלוּלעָגוֹל, כוח המשיכה המיוצר על ידי החוט פועל כאחד המרכיבים של כוח צנטריפטלי. בנקודה הנמוכה ביותר של המסלול, למשל, הכוח המתקבל ניתן על ידי ההבדל בין המתיחה למשקל. שימו לב לשרטוט של מערכת מסוג זה:
בנקודה הנמוכה ביותר של תנועת המטוטלת, ההבדל בין המתיחה למשקל מייצר כוח צנטריפטלי.
כאמור, הכוח הצנטריפטלי הוא הכוח הנובע בין כוח המתיחה לכוח המשקל, ולכן תהיה לנו המערכת הבאה:
וCP - כוח צנטריפטלי (N)
בהתבסס על הדוגמאות המוצגות לעיל, אתה יכול לקבל מושג כללי כיצד לפתור תרגילים הדורשים חישוב של כוח המשיכה. כמו בכל סוג אחר של כוח, יש לחשב את כוח המשיכה על ידי יישום הידע שלנו על שלושת חוקי ניוטון. בנושא הבא, אנו מציגים כמה דוגמאות לתרגילים פתורים על כוח המתיחה כדי שתוכל להבין אותו טוב יותר.
פתרו תרגילים על מתיחה
שאלה 1 - (IFCE) באיור למטה, לחוט הבלתי ניתן להרחבה המחבר את הגופים A ו-B והגלגלת יש מסות זניחות. מסות הגופים הן mA = 4.0 ק"ג ו-mB = 6.0 ק"ג. בהתעלם מהחיכוך בין גוף A למשטח, האצה של הסט, ב-m/s2, הוא (שקול את תאוצת הכבידה 10.0 מ' לשנייה2)?
א) 4.0
ב) 6.0
ג) 8.0
ד) 10.0
ה) 12.0
מָשׁוֹב: אות ב
פתרון הבעיה:
על מנת לפתור את התרגיל, יש צורך להחיל את החוק השני של ניוטון על המערכת כולה. על ידי כך, אנו רואים שכוח המשקל הוא התוצאה שגורמת לכל המערכת לנוע, ולכן עלינו לפתור את החישוב הבא:
שאלה 2 - (UFRGS) שני בלוקים, של מסות מ1=3.0 ק"ג ומ'2= 1.0 ק"ג, מחובר באמצעות חוט בלתי ניתן להרחבה, יכול להחליק ללא חיכוך במישור אופקי. בלוקים אלה נמשכים על ידי כוח אופקי F של מודול F = 6 N, כפי שמוצג באיור הבא (ללא התחשבות במסה של החוט).
המתח בחוט המחבר בין שני הבלוקים הוא
א) אפס
ב) 2.0 N
ג) 3.0 N
ד) 4.5 N
ה) 6.0 N
מָשׁוֹב: אות ד
פתרון הבעיה:
כדי לפתור את התרגיל, פשוט הבינו שהכוח היחיד שמניע את הגוש M1 זה כוח המשיכה שהחוט עושה עליו, אז זה הכוח נטו. אז, כדי לפתור את התרגיל הזה, אנחנו מוצאים את התאוצה של המערכת ואז מבצעים את חישוב המתיחה:
שאלה 3 - (EsPCEx) למעלית יש מסה של 1500 ק"ג. בהתחשב בתאוצת הכבידה השווה ל-10 מ"ר/ש"ר, המתיחה בכבל המעלית, כשהוא עולה ריק, בתאוצה של 3 מ"ר לשנייה, היא:
א) 4500 N
ב) 6000 N
ג) 15500 N
ד) 17,000 N
ה) 19500 N
מָשׁוֹב: אות ה
פתרון הבעיה:
כדי לחשב את עוצמת כוח המתיחה שמפעיל הכבל על המעלית, אנו מיישמים את החוק השני של ניוטון, בדרך זו, אנו מוצאים שההבדל בין המתיחה למשקל שווה ערך לכוח הנקי, ומכאן הגענו למסקנה ש:
שאלה 4 - (CTFMG) האיור הבא ממחיש מכונת אטווד.
בהנחה שלמכונה זו יש גלגלת וכבל בעלי מסות זניחות ושגם החיכוך זניח, מודול התאוצה של בלוקים בעלי מסה שווה ל-m1 = 1.0 ק"ג ומ'2 = 3.0 ק"ג, ב-m/s², הוא:
א) 20
ב) 10
ג) 5
ד) 2
מָשׁוֹב: אות ג
פתרון הבעיה:
כדי לחשב את התאוצה של מערכת זו, יש צורך לשים לב שהכוח הנקי הוא נקבע על ידי ההבדל בין המשקלים של גופים 1 ו -2, עושה זאת, פשוט להחיל את השני חוק ניוטון:
מאתי רפאל הלרברוק
