Trakcija, oz Napetost, je ime, dano moč ki se izvaja na telo s pomočjo vrvi, kablov ali žic, npr. Vlečna sila je še posebej uporabna, če želite, da je sila preneseno na druga oddaljena telesa ali spremeniti smer delovanja sile.
Poglejtudi: Vedite, kaj študirati pri mehaniki za test Enem
Kako izračunati vlečno silo?
Za izračun vlečne sile moramo uporabiti naše znanje o treh zakonih Newton vas zato spodbujamo, da pregledate osnove Dynamics z dostopom do našega članka o pri Newtonovi zakoni (preprosto dostopajte do povezave), preden nadaljujete s študijo v tem besedilu.
O izračun vleke upošteva, kako se uporablja, in to je odvisno od več dejavnikov, kot je število teles, ki sestavljajo sistem. je treba preučiti kot, ki nastane med vlečno silo in vodoravno smerjo ter tudi stanje gibanja telesa.
Vrv, pritrjena na zgornje avtomobile, se uporablja za prenos sile, ki potegne enega od avtomobilov.
Da bi lahko razložili, kako se izračuna oprijem, bomo to naredili na podlagi različnih situacij, ki se pogosto zahtevajo pri izpitih iz fizike za sprejemne izpite na univerzo in v In bodisi.
Trakcija, uporabljena na telesu
Prvi primer je najpreprostejši od vseh: to je, ko je neko telo, kot je blok, predstavljen na naslednji sliki potegnilperanvrv. Za ponazoritev te situacije izberemo telo z maso m, ki leži na površini brez trenja. V naslednjem primeru, tako kot v drugih primerih, sta bili normalna sila in sila telesne teže namenoma izpuščeni, da bi olajšali vizualizacijo vsakega primera. Oglejte si:
Ko je edina sila, ki deluje na telo, zunanja vleka, kot je prikazano na zgornji sliki, bo ta vleka enaka močrezultat o telesu. Glede na Newtonov 2. zakon, bo ta neto sila enaka izdeleksvoje mase s pospeškom, torej lahko vlečenje izračunamo kot:
T – Oprijem (N)
m - masa (kg)
The – pospešek (m/s²)
Vlečna sila na telo, podprto na torni površini
Ko na telo, ki je podprto na hrapavi površini, uporabimo vlečno silo, ta površina proizvede a sila trenja v nasprotju s smerjo vlečne sile. Glede na obnašanje sile trenja, medtem ko oprijem ostane nižji od maksimuma močvtrenjestatična, telo ostane notri ravnovesje (a = 0). Zdaj, ko vlečna sila preseže to oznako, bo sila trenja postala a močvtrenjedinamično.
Fdokler - Sila trenja
V zgornjem primeru je mogoče vlečno silo izračunati iz neto sile na bloku. Oglejte si:
Trakcija med telesi istega sistema
Ko je dve ali več teles v sistemu povezanih skupaj, se premikata skupaj z enakim pospeškom. Da bi določili vlečno silo, ki jo eno telo izvaja na drugo, izračunamo neto silo v vsakem od teles.
Ta, b – Vlečna sila, ki jo naredi telo A na telesu B.
Tb, – Vlečna sila, ki jo naredi telo B na telesu A.
V zgornjem primeru je mogoče videti, da samo en kabel povezuje telesa A in B, poleg tega vidimo, da telo B vleče telo A skozi vleko Tb, a. Po tretjem Newtonovem zakonu, zakonu delovanja in reakcije, je sila, s katero telo A deluje na telo B je enako sili, s katero telo B deluje na telo A, vendar imajo te sile pomen nasprotja.
Oprijem med obešenim blokom in podprtim blokom
V primeru, ko viseče telo vleče drugo telo skozi kabel, ki poteka skozi škripec, lahko izračunamo napetost na žici ali napetost, ki deluje na vsakega od blokov preko drugega zakona Newton. V tem primeru, ko ni trenja med podprtim blokom in površino, je neto sila na telesni sistem teža visečega telesa (ZAB). Upoštevajte naslednjo sliko, ki prikazuje primer te vrste sistema:
V zgornjem primeru moramo izračunati neto silo v vsakem od blokov. S tem najdemo naslednji rezultat:
Glej tudi: Naučite se reševati vaje o Newtonovih zakonih
Nagnjen oprijem
Ko telo, ki je postavljeno na gladko nagnjeno ravnino brez trenja, potegne kabel ali vrv, lahko vlečno silo na to telo izračunamo v skladu z komponentovodoravno (ZAX) telesne teže. Upoštevajte ta primer na naslednji sliki:
ZAAX – horizontalna komponenta teže bloka A
ZAYY – navpična komponenta teže bloka A
Vleko, uporabljeno na bloku A, je mogoče izračunati z naslednjim izrazom:
Oprijem med telesom, obešenim s kablom, in telesom na nagnjeni ravnini
Pri nekaterih vajah se običajno uporablja sistem, v katerem je telo, ki je podprto na klancu potegnilperatelosuspendiran, skozi vrv, ki poteka skozi a jermenica.
Na zgornji sliki smo narisali dve komponenti sile uteži bloka A, ZAAX in ZAYY. Sila, odgovorna za premikanje tega sistema teles, je rezultanta med težo bloka B, obešenega, in vodoravno komponento teže bloka A:
poteg nihala
V primeru gibanja oz nihala, ki se premikajo po a potiOkrožna, vlečna sila, ki jo proizvaja preja, deluje kot ena od komponent centripetalna sila. Na najnižji točki poti je npr. nastala sila je podana z razliko med vleko in težo. Upoštevajte shemo te vrste sistema:
Na najnižji točki gibanja nihala razlika med vleko in težo povzroči centripetalno silo.
Kot rečeno, je centripetalna sila rezultantna sila med vlečno silo in silo teže, tako da bomo imeli naslednji sistem:
FCP – centripetalna sila (N)
Na podlagi zgornjih primerov lahko dobite splošno predstavo o tem, kako rešiti vaje, ki zahtevajo izračun vlečne sile. Kot pri vsaki drugi vrsti sile je treba vlečno silo izračunati z uporabo našega znanja o treh Newtonovih zakonih. V naslednji temi predstavljamo nekaj primerov rešenih vaj o vlečni sili, da jo boste bolje razumeli.
Rešene vaje na vleko
Vprašanje 1 - (IFCE) Na spodnji sliki imata neraztegljiva žica, ki povezuje telesi A in B ter škripec, zanemarljive mase. Masi teles sta mA = 4,0 kg in mB = 6,0 kg. Če ne upoštevamo trenja med telesom A in površino, je pospešek niza v m/s2, je (upoštevajte pospešek težnosti 10,0 m/s2)?
a) 4,0
b) 6,0
c) 8,0
d) 10,0
e) 12,0
Povratne informacije: črka B
Resolucija:
Za rešitev vaje je treba uporabiti drugi Newtonov zakon za sistem kot celoto. S tem vidimo, da je utežna sila rezultanta, zaradi katere se premika celoten sistem, zato moramo rešiti naslednji izračun:
2. vprašanje - (UFRGS) Dva bloka, mase m1=3,0 kg in m2=1,0 kg, povezan z neraztegljivo žico, lahko brez trenja drsi po vodoravni ravnini. Te bloke vleče vodoravna sila F z modulom F = 6 N, kot je prikazano na naslednji sliki (brez upoštevanja mase žice).
Napetost v žici, ki povezuje oba bloka, je
a) nič
b) 2,0 N
c) 3,0 N
d) 4,5 N
e) 6,0 N
Povratne informacije: črka D
Resolucija:
Če želite rešiti vajo, se zavedajte, da je edina sila, ki premika masni blok m1 to je vlečna sila, ki jo naredi žica na njej, torej je neto sila. Torej, da rešimo to vajo, poiščemo pospešek sistema in nato naredimo izračun vleke:
3. vprašanje - (EsPCEx) Dvigalo ima maso 1500 kg. Glede na pospešek teže 10 m/s², je vlečna sila na kablu dvigala, ko se prazna vzpenja, s pospeškom 3 m/s²:
a) 4500 N
b) 6000 N
c) 15500 N
d) 17.000 N
e) 19500 N
Povratne informacije: črka e
Resolucija:
Za izračun jakosti vlečne sile, ki jo ima kabel na dvigalu, uporabimo drugi zakon Newton, na ta način ugotovimo, da je razlika med vleko in težo enaka neto sili, torej sklenili smo, da:
4. vprašanje - (CTFMG) Naslednja slika prikazuje stroj Atwood.
Ob predpostavki, da ima ta stroj škripec in vrv z zanemarljivimi masami ter da je tudi trenje zanemarljivo, je modul pospeška blokov z maso enako m1 = 1,0 kg in m2 = 3,0 kg, v m/s², je:
a) 20
b) 10
c) 5
d) 2
Povratne informacije: črka C
Resolucija:
Za izračun pospeška tega sistema je treba upoštevati, da je neto sila določeno z razliko med težami teles 1 in 2, pri tem pa samo uporabite drugo Newtonov zakon:
Jaz Rafael Helerbrock
