Trakcia, alebo Napätie, je názov daný pre silu ktorý pôsobí na telo napríklad pomocou lán, káblov alebo drôtov. Sila ťahu je obzvlášť užitočná, keď chcete, aby bola sila prenesené na iné vzdialené telesá alebo na zmenu smeru pôsobenia sily.
Pozritiež: Vedieť, čo študovať v mechanike na test Enem
Ako vypočítať ťažnú silu?
Na výpočet ťažnej sily musíme použiť naše znalosti o troch zákonoch Newtonovi preto odporúčame, aby ste si prečítali základy dynamiky v našom článku o pri Newtonove zákony (stačí prejsť na odkaz), než budete pokračovať v štúdiu v tomto texte.
O výpočet trakcie berie do úvahy, ako sa aplikuje, a to závisí od viacerých faktorov, ako je napríklad počet orgánov, ktoré tvoria systém. študovať, uhol, ktorý je vytvorený medzi ťažnou silou a horizontálnym smerom a tiež stav pohybu telá.
Lano pripevnené k autám vyššie slúži na prenos sily, ktorá ťahá jedno z áut.
Aby sme mohli vysvetliť, ako sa počíta trakcia, urobíme to na základe rôznych situácií, ktoré sa často vyžadujú pri skúškach z fyziky na prijímacie skúšky na univerzitu a na A buď.
Trakcia aplikovaná na telo
Prvý prípad je zo všetkých najjednoduchší: je to vtedy, keď nejaké teleso, ako napríklad blok znázornený na nasledujúcom obrázku, je vytiaholzaanlano. Na znázornenie tejto situácie zvolíme teleso s hmotnosťou m, ktoré spočíva na povrchu bez trenia. V nasledujúcom prípade, ako aj v iných prípadoch, bola normálna sila a sila telesnej hmotnosti zámerne vynechaná, aby sa uľahčila vizualizácia každého prípadu. Sledujte:
Keď je jedinou silou pôsobiacou na telo vonkajší ťah, ako je znázornené na obrázku vyššie, tento ťah sa bude rovnať siluvýsledný o tele. Podľa 2. Newtonov zákon, bude táto čistá sila rovná produktusvojej hmotnosti zrýchlením, teda ťah možno vypočítať ako:
T - trakcia (N)
m - hmotnosť (kg)
The – zrýchlenie (m/s²)
Trakcia aplikovaná na teleso podopreté na trecom povrchu
Keď pôsobíme ťažnou silou na teleso, ktoré je podopreté na drsnom povrchu, tento povrch vytvára a trecia sila proti smeru ťažnej sily. Podľa správania sa trecia sila, pričom trakcia zostáva nižšia ako maximálna siluvtreniestatické, telo zostáva v rovnováhu (a = 0). Teraz, keď vynaložená trakcia prekročí túto značku, trecia sila sa zmení na a siluvtreniedynamický.
Fkým - Trecia sila
Vo vyššie uvedenom prípade možno ťažnú silu vypočítať z čistej sily pôsobiacej na blok. Sledujte:
Trakcia medzi telesami toho istého systému
Keď sú dve alebo viac telies v systéme spojené dohromady, pohybujú sa spolu s rovnakým zrýchlením. Aby sme určili ťažnú silu, ktorou jedno teleso pôsobí na druhé, vypočítame čistú silu v každom z telies.
Ta, b – Ťah, ktorý vykonáva teleso A na teleso B.
Tb, – Ťah, ktorý vykonáva teleso B na teleso A.
Vo vyššie uvedenom prípade je možné vidieť, že iba jeden kábel spája telesá A a B, navyše vidíme, že teleso B ťahá telo A cez trakciu Tb, a. Podľa tretieho Newtonovho zákona, zákona akcie a reakcie, je sila, ktorou telo A pôsobí teleso B sa rovná sile, ktorou pôsobí teleso B na teleso A, tieto sily však majú význam protiklady.
Trakcia medzi zaveseným blokom a podopreným blokom
V prípade, že zavesené teleso ťahá iné teleso cez lano, ktoré prechádza cez kladku, môžeme vypočítať napätie na drôte alebo napätie pôsobiace na každý z blokov prostredníctvom druhého zákona o Newton. V tomto prípade, keď medzi podopretým blokom a povrchom nedochádza k treniučistá sila pôsobiaca na telesný systém je hmotnosť zaveseného telesa (PREB). Všimnite si nasledujúci obrázok, ktorý ukazuje príklad tohto typu systému:
Vo vyššie uvedenom prípade musíme vypočítať čistú silu v každom z blokov. Týmto spôsobom zistíme nasledujúci výsledok:
Pozri tiež: Naučte sa riešiť cvičenia z Newtonových zákonov
Naklonená trakcia
Keď je teleso umiestnené na hladkej naklonenej rovine bez trenia ťahané lanom alebo lanom, ťažnú silu na toto teleso možno vypočítať podľa komponenthorizontálne (PREX) telesnej hmotnosti. Všimnite si tento prípad na nasledujúcom obrázku:
PREAX – horizontálna zložka hmotnosti bloku A
PREYY – vertikálna zložka hmotnosti bloku A
Trakciu aplikovanú na blok A možno vypočítať pomocou nasledujúceho výrazu:
Ťah medzi telesom zaveseným na lane a telesom na naklonenej rovine
Pri niektorých cvikoch je bežné používať systém, v ktorom je telo, ktoré je podopreté v sklone vytiaholzaatelopozastavený, cez lano, ktoré prechádza cez a kladka.
Na obrázku vyššie sme nakreslili dve zložky záťažovej sily bloku A, PREAX a PREYY. Sila zodpovedná za pohyb tohto systému telies je výslednicou medzi hmotnosťou zaveseného bloku B a horizontálnou zložkou hmotnosti bloku A:
ťah kyvadla
V prípade pohybu o kyvadla, ktoré sa pohybujú podľa a trajektórieKruhovýťažná sila vytváraná priadzou pôsobí ako jedna zo zložiek priadze dostredivá sila. V najnižšom bode trajektórie napr. výsledná sila je daná rozdielom medzi ťahom a hmotnosťou. Všimnite si schému tohto typu systému:
V najnižšom bode pohybu kyvadla vytvára rozdiel medzi trakciou a hmotnosťou dostredivú silu.
Ako už bolo povedané, dostredivá sila je výsledná sila medzi ťažnou silou a silou závažia, takže budeme mať nasledujúci systém:
FCP - dostredivá sila (N)
Na základe vyššie uvedených príkladov môžete získať všeobecnú predstavu o tom, ako vyriešiť cvičenia, ktoré si vyžadujú výpočet ťažnej sily. Ako pri každom inom type sily, aj ťažná sila sa musí vypočítať použitím našich znalostí troch Newtonových zákonov. V nasledujúcej téme uvádzame niekoľko príkladov riešených cvičení o ťažnej sile, aby ste jej lepšie porozumeli.
Vyriešené cvičenia na trakciu
Otázka 1 - (IFCE) Na obrázku nižšie má neroztiahnuteľný drôt, ktorý spája telesá A a B a kladku, zanedbateľnú hmotnosť. Hmotnosť telies je mA = 4,0 kg a mB = 6,0 kg. Bez ohľadu na trenie medzi telesom A a povrchom, zrýchlenie súpravy v m/s2, je (uvažujme gravitačné zrýchlenie 10,0 m/sec2)?
a) 4,0
b) 6,0
c) 8,0
d) 10,0
e) 12,0
Spätná väzba: Písmeno B
Rozhodnutie:
Na vyriešenie cvičenia je potrebné aplikovať druhý Newtonov zákon na systém ako celok. Takto vidíme, že sila hmotnosti je výslednicou, vďaka ktorej sa celý systém pohybuje, takže musíme vyriešiť nasledujúci výpočet:
Otázka 2 - (UFRGS) Dva bloky s hmotnosťou m1= 3,0 kg a m2=1,0 kg, spojený neroztiahnuteľným drôtom, môže kĺzať bez trenia po vodorovnej rovine. Tieto bloky sú ťahané horizontálnou silou F s modulom F = 6 N, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku (bez ohľadu na hmotnosť drôtu).
Napätie drôtu spájajúceho dva bloky je
a) nula
b) 2,0 N
c) 3,0 N
d) 4,5 N
e) 6,0 N
Spätná väzba: Písmeno D
Rozhodnutie:
Ak chcete vyriešiť cvičenie, stačí si uvedomiť, že jediná sila, ktorá pohybuje hmotou, blokuje m1 je to ťažná sila, ktorú naň drôt pôsobí, teda je to čistá sila. Na vyriešenie tohto cvičenia teda nájdeme zrýchlenie systému a potom vykonáme výpočet trakcie:
Otázka 3 – (EsPCEx) Výťah má hmotnosť 1500 kg. Ak vezmeme do úvahy gravitačné zrýchlenie rovnajúce sa 10 m/s², trakcia lana výťahu, keď stúpa naprázdno, so zrýchlením 3 m/s², je:
a) 4500 N
b) 6000 N
c) 15500 N
d) 17 000 N
e) 19500 N
Spätná väzba: Písmeno e
Rozhodnutie:
Na výpočet intenzity ťažnej sily vyvíjanej lanom na výťah použijeme druhý zákon z Newton, týmto spôsobom zistíme, že rozdiel medzi ťahom a hmotnosťou je ekvivalentný čistej sile, teda dospeli sme k záveru, že:
Otázka 4 - (CTFMG) Nasledujúci obrázok znázorňuje stroj Atwood.
Za predpokladu, že tento stroj má kladku a lano so zanedbateľnou hmotnosťou a že trenie je tiež zanedbateľné, modul zrýchlenia blokov s hmotnosťou rovnajúcou sa m1 = 1,0 kg a m2 = 3,0 kg, v m/s², je:
a) 20
b) 10
c) 5
d) 2
Spätná väzba: Písmeno C
Rozhodnutie:
Na výpočet zrýchlenia tohto systému je potrebné poznamenať, že čistá sila je určeného rozdielom medzi hmotnosťami telies 1 a 2, pri tomto stačí použiť druhé Newtonov zákon:
Odo mňa, Rafael Helerbrock
