Care este tensiunea firului. Cum se calculează forța de tracțiune în fizică
definiție populară
Forța este act, care poate schimba starea de repaus sau mișcare corp ; prin urmare, poate accelera sau modifica viteza, direcția sau direcția de mișcare a unui corp dat. Dimpotriva, tensiune - aceasta este starea corpului, supusă acțiunii forțelor opuse care îl atrag.
Ea este cunoscută ca forță de tracțiune, care, atunci când acționează asupra unui corp elastic, creează stres; Acest ultim concept are definiții diferite, care depind de ramura cunoștințelor din care este analizată.
Cablurile, de exemplu, permit transferul forțelor de la un corp la altul. Când se aplică două forțe egale și opuse la capetele frânghiei, frânghia se întinde. Pe scurt, forțele de tracțiune sunt fiecare dintre aceste forțe care sprijină frânghia fără să se rupă .
Fizică și inginerie vorbeste despre stres mecanic, pentru a indica forța pe unitate de unitate înconjurată de un punct material de pe suprafața corpului. Stresul mecanic poate fi exprimat în unități de forță împărțite în unități de suprafață.
Tensiunea este, de asemenea, o cantitate fizică care conduce electronii printr-un conductor într-un circuit electric închis, ceea ce determină curgerea unui curent electric. În acest caz, tensiunea poate fi apelată tensiune sau diferenta potentiala .
Pe de altă parte, tensiune de suprafata fluidul este cantitatea de energie necesară pentru a-și reduce suprafața pe unitate de suprafață. În consecință, lichidul rezistă prin creșterea suprafeței sale.
Cum să găsești forța de tragere
Știind că putere tensiunea este puterecu care este întinsă o linie sau șir, este posibil să se găsească tensiunea într-o situație de tip static dacă sunt cunoscute unghiurile liniilor. De exemplu, dacă sarcina este pe o pantă, iar o linie paralelă cu aceasta din urmă împiedică încărcarea să se deplaseze în jos, tensiunea este rezolvată, știind că suma componentelor orizontale și verticale ale forțelor implicate ar trebui să dea zero.
Primul pas pentru a realiza acest lucru calcul - desenați o pantă și așezați un bloc de masă M. În partea dreaptă, panta crește și la un moment dat întâlnește un perete, din care linia merge paralel cu primul. și legați blocul, ținându-l pe loc și creând tensiunea T. În continuare, trebuie să identificați unghiul de înclinare cu litera greacă, care poate fi alfa, și forța pe care o exercită pe bloc cu litera N, deoarece vorbim despre putere normala .
De la bloc vector trebuie să fie trase perpendicular pe înclinare și în sus pentru a reprezenta forța normală și una în jos (paralel cu axa y) pentru a afișa gravitația. Apoi începeți cu formule.
Pentru a găsi putere F \u003d M se utilizează. g Unde g este constanta lui accelerare (în cazul gravitației, această valoare este 9,8 m / s ^ 2). Unitatea folosită pentru rezultat este Newton, care se notează cu litera N. În cazul forței normale, acesta trebuie extins de-a lungul vectorilor verticali și orizontali, folosind unghiul pe care îl formează cu axa x : pentru a calcula vectorul în sus g este egal cu cosinusul unghiului, iar pentru vectorul în direcția spre stânga, spre sânul acestui.
În cele din urmă, partea stângă a forței normale trebuie să fie echivalată cu partea dreaptă a stresului T, permițând în final stresul.
știința bibliotecii
Pentru a cunoaște bine termenul de biblioteconomie, de care ne interesează acum, este necesar să începem prin clarificarea originii sale etimologice. În acest caz, putem spune că acest cuvânt provine din limba greacă, deoarece este format prin suma mai multor elemente ale acestei limbi: - Substantivul „biblion”, care poate fi tradus ca „carte”. - Cuvântul „teche” care este sinonim cu cuvântul „casetă” sau „locul în care este păstrat”. -Sufixul „-logía”, care este folosit pentru a însemna „știința care studiază”. Aceasta este cunoscută sub denumirea de biblioteconomie într-o disciplină axată pe
definiție
taxismo
Taxiul nu este un termen adoptat de Academia Regală Spaniolă (RAE) în vocabularul său. Conceptul este folosit în referire la mișcarea direcțională pe care o ființă vie o implementează pentru a răspunde unui stimul pe care îl percepe. Taxiul poate fi negativ (atunci când ființa vie se îndepărtează de sursa stimulului) sau pozitivă (ființa vie abordează ceea ce generează stimulul în cauză). A organiza
definiție
expansiune
Extinderea, din latinescul expansĭo, este acțiunea și efectul extinderii sau extinderii (răspândirea, răspândirea, desfășurarea, extinderea, oferind mai multă amplitudine sau făcând ceva să ocupe mai mult spațiu). Extinderea poate fi creșterea teritorială a unei națiuni sau a unui imperiu din cucerirea și anexarea de noi pământuri. De exemplu: „Extinderea americană din secolul al XIX-lea a fost foarte importantă și a afectat Mexi
definiție
-
Suprasarcină 10048
Blocul, care are forma unui disc cu masa m \u003d 0,4 kg, se rotește sub acțiunea forței de tensiune a firului, până la capetele cărora sunt suspendate greutățile de masă m 1 \u003d 0,3 kg și m 2 \u003d 0,7 kg. Determinați forțele de tensiune T 1 și T 2 ale firului de ambele părți ale blocului.
Suprasarcină 13144
Pe un ax cilindric solid omogen cu raza R \u003d 5 cm și masa M \u003d 10 kg, se înfășoară un fir ușor, la capătul căruia este atașată o sarcină de masă m \u003d 1 kg. Determinați: 1) dependența s (t), în funcție de care se deplasează marfa; 2) tensiunea firului T; 3) dependența φ (t), în funcție de care arborele se rotește; 4) viteza unghiulară a arborelui prin t \u003d 1 s după începerea mișcării; 5) accelerații tangențiale (а τ) și normale (а n) ale punctelor situate pe suprafața arborelui.
Suprasarcină 13146
Printr-un bloc staționar sub formă de cilindru solid omogen cu masa m \u003d 0,2 kg, se aruncă un fir fără greutate, la capetele căruia sunt atașate corpuri de mase m 1 \u003d 0,35 kg și m 2 \u003d 0,55 kg. Neglijând frecarea în axa blocului, determinați: 1) accelerarea sarcinii; 2) raportul T 2 / T 1 al forțelor de tensiune a firului.
Suprasarcină 40602
Un fir (subțire și lipsit de greutate) este înfășurat pe un cilindru cu pereți subțiri tubulari cu masa m. Capătul său liber este atașat de tavanul unui elevator care se deplasează în jos cu o accelerație de l. Cilindrul este singur. Găsiți accelerația cilindrului în raport cu ridicarea și tensiunea firului. Luați în considerare firul vertical în timpul mișcării.
Suprasarcină 40850
O greutate de 200 g este rotită pe un fir lung de 40 cm într-un plan orizontal. Care este forța de tensiune a firului dacă greutatea face 36 de rotații într-un minut?
Suprasarcină 13122
O bilă încărcată cu o masă de m \u003d 0,4 g este suspendată în aer pe un fir de mătase.De jos, o sarcină opusă și egală q este adusă la ea la o distanță r \u003d 2 cm. Ca urmare, forța de tensiune a firului T crește cu n \u003d 2,0 ori. Găsiți valoarea taxei q.
Suprasarcină 15612
Găsiți raportul modulului forței de tracțiune a firului pendulului matematic în poziție extremă cu modulul forței de tracțiune a firului pendulului conic; lungimile firelor, masele greutăților și unghiurile de deviere ale pendulelor sunt aceleași.
Suprasarcină 16577
Două bile mici identice cu o greutate de 1 μg fiecare sunt suspendate pe șiruri de lungime și atingere egală. Când bilele au fost încărcate, acestea au fost separate cu o distanță de 1 cm, iar forța de tensiune de pe fir a devenit egală cu 20 nN. Găsiți taxele bilelor.
Suprasarcină 19285
Stabiliți legea conform căreia forța de tensiune F a firului unui pendul matematic se schimbă cu timpul. Pendulul oscilează conform legii α \u003d α max cosωt, masa sa este m, lungimea sa l.
Suprasarcină 19885
Figura arată un plan infinit încărcat cu un plan de încărcare de suprafață σ \u003d 40 μC / m2 și o bilă încărcată similar cu o masă m \u003d l g și o sarcină q \u003d 2,56 nC. Forța de tensiune a firului de care atârna mingea este ...
1. O placă de fierbere cu o greutate de 5 kg este suspendată din tavan pe două frânghii identice atașate de tavan în două puncte diferite. Firele formează un unghi a \u003d 60 ° între ele (a se vedea Fig.). Găsiți tensiunea fiecărui fir.
2. (e) Mingea de Crăciun este suspendată dintr-o ramură localizată orizontal cu două șiruri identice atașate de ramură în două puncte diferite. Firele formează un unghi a \u003d 90 ° între ele. Găsiți masa bilei dacă forța de tracțiune a fiecărui fir este de 0,1 N.
3. O conductă mare de fier este suspendată de la capete la cârligul macaralei pe două cabluri identice, formând un unghi de 120 ° între ele (a se vedea fig.). Tensiunea fiecărui cablu este de 800 N. Găsiți masa conductei.
4. (e) Un fascicul de beton care cântărește 400 kg, suspendat de capetele cârligului pe două cabluri, este ridicat de o macara turn cu o accelerație de 3 m / s 2 orientată în sus. Unghiul dintre cabluri este de 120 °. Găsiți tensiunea cablurilor.
5. O sarcină care cântărește 2 kg este suspendată din tavan pe un fir, la care, pe un alt fir, este suspendată o greutate de 1 kg (a se vedea Fig.). Găsiți tensiunea fiecăruia dintre fire.
6. (e) O sarcină care cântărește 500 g este suspendată din tavan pe un fir, la care, pe un fir, este suspendată o altă sarcină. Tensiunea inferioară a firului este de 3 N. Găsiți greutatea greutății inferioare și tensiunea firului superior.
7. O sarcină care cântărește 2,5 kg este ridicată pe fire cu o accelerație de 1 m / s 2 direcționată în sus. La această greutate, pe un fir diferit, a doua greutate este suspendată. Tensiunea firului superior (adică ridicarea în sus) este de 40 N. Găsiți masa a doua greutate și tensiunea firului inferior.
8. (e) O greutate de 2,5 kg este coborâtă pe fire cu o accelerație de 3 m / s 2 orientată în jos. La această greutate, pe un fir diferit, a doua greutate este suspendată. Tensiunea inferioară a firului este de 1 N. Găsiți masa a doua greutate și tensiunea superioară a firului.
9.
Un fir fără greutate și inextensibil este aruncat peste un bloc fix, atașat de tavan. La capetele firului, greutățile sunt suspendate cu mase m 1 \u003d 2 kg și m 2 \u003d 1 kg (a se vedea Fig.). În ce direcție și cu ce accelerație se deplasează fiecare marfă? Care este tensiunea firului?10. (e) Un fir fără greutate și inextensibil este aruncat peste un bloc fix fixat pe tavan. Greutățile sunt suspendate la capetele firului. Masa primei încărcări m 1 \u003d 0,2 kg. Se deplasează în sus cu o accelerație de 3 m / s 2. Care este masa celei de-a doua sarcini? Care este tensiunea firului?
11. Un fir fără greutate și inextensibil este aruncat peste un bloc fix fixat pe tavan. Greutățile sunt suspendate la capetele firului. Masa primei încărcări m 1 \u003d 0,2 kg. Se deplasează în sus, crescând viteza de la 0,5 m / s la 4 m / s în 1 s. Care este masa celei de-a doua sarcini? Care este tensiunea firului?
12. (e) Un fir fără greutate și inextensibil este aruncat peste un bloc fix fixat pe tavan. La capetele firului, greutățile sunt suspendate cu mase m 1 \u003d 400 g și m 2 \u003d 1 kg. Sunt ținute în repaus și apoi eliberate. Cu ce \u200b\u200baccelerație se deplasează fiecare marfă? Ce distanță va parcurge fiecare dintre ei în 1 secundă de mișcare?
13. Un fir fără greutate și inextensibil este aruncat peste un bloc fix fixat pe tavan. La capetele firului, greutățile sunt suspendate cu mase m 1 \u003d 400 g și m 2 \u003d 0,8 kg. Sunt ținute în repaus la același nivel și apoi eliberate. Care va fi distanța dintre greutăți (în înălțime) în 1,5 s după începerea mișcării?
14. (e) Un fir fără greutate și inextensibil este aruncat peste un bloc fix fixat pe tavan. Greutățile sunt suspendate la capetele firului. Masa primei sarcini este m 1 \u003d 300 g. Încărcările sunt ținute în repaus la același nivel și apoi eliberate. În 2 s după începerea mișcării, diferența înălțimilor la care se află încărcările a ajuns la 1 m. Care este masa m 2 a celei de-a doua sarcini și care este accelerația sarcinilor?
Probleme conice ale pendulului
15. O bilă mică care cântărește 50 g, suspendată pe un fir inextensibil fără greutate de 1 m lungime, face o mișcare circulară în plan orizontal. Firul face un unghi de 30 ° cu verticala. Care este tensiunea firului? Care este viteza mingii?
16. (e) O bilă mică, suspendată pe un fir inextensibil inutil de 1 m lungime, face o mișcare circulară în plan orizontal. Firul face un unghi de 30 ° cu verticala. Ce este colţ viteza mingii?
17. O bilă care cântărește 100 g se mișcă într-un cerc cu o rază de 1 m, fiind suspendată pe o frânghie inutilă și inextensibilă de 2 m lungime. Care este unghiul vertical al frânghiei? Care este viteza mingii?
18. (e) O bilă care cântărește 85 g se mișcă într-un cerc cu o rază de 50 cm, fiind suspendată de o frânghie fără greutate și inextensibilă de 577 mm lungime. Care este forța de tragere pe frânghie? Care este unghiul vertical al frânghiei? Ce este colţ viteza mingii?
Secțiunea 17.
Greutatea corporală, forța de reacție de sprijin și lipsa de greutate.
1. O persoană care cântărește 80 kg se află într-un elevator care se deplasează cu o accelerație de 2,5 m / s 2 orientată în sus. Care este greutatea unei persoane într-un lift?
2. (e) O persoană se află într-un elevator care se deplasează cu o accelerație de 2 m / s 2 direcționată în sus. Care este masa unei persoane dacă greutatea sa este de 1080 N?
3. Un fascicul care cântărește 500 kg este coborât pe un cablu cu o accelerație de 1 m / s 2 orientată în jos. Care este greutatea fasciculului? Care este forța de tracțiune a cablului?
4. (e) Acrobata de circ este ridicată pe o funie cu o accelerație de 1,2 m / s 2, de asemenea orientată în sus. Care este masa unui acrobat dacă forța de tragere a frânghiei este de 1050 N? Care este greutatea unui acrobat?
5. Dacă elevatorul se mișcă cu o accelerație de 1,5 m / s 2 orientată în sus, atunci greutatea unei persoane din lift este de 1000 N. Care va fi greutatea unei persoane dacă elevatorul se mișcă cu aceeași accelerație, dar orientat în jos? Care este masa unei persoane? Care este greutatea acestei persoane într-un lift staționar?
6. (e) Dacă elevatorul se mișcă cu o accelerație îndreptată în sus, atunci greutatea unei persoane din lift este de 1000 N. Dacă elevatorul se mișcă cu același, în modul, accelerație, dar îndreptat în jos, atunci greutatea unei persoane este de 600 N. Care este accelerația liftului și care este masa unei persoane?
7. O persoană care cântărește 60 kg se ridică într-un elevator mișcându-se uniform în sus. Ascensorul staționar a obținut o viteză de 2,5 m / s în 2 secunde. Care este greutatea unei persoane în acest caz?
8. (e) O persoană care cântărește 70 kg se ridică într-un elevator care se deplasează uniform în sus. Ascensorul staționar a acoperit o distanță de 4 m în 2 secunde. Care este greutatea unei persoane în acest caz?
9. Raza de rotunjire a podului convex este de 200 m. Un vehicul care cântărește 1 tonă se deplasează de-a lungul podului cu o viteză de 72 km / h. Care este greutatea mașinii în vârful podului?
10. (e) Raza de curbură a podului convex este de 150 m. O mașină care cântărește 1 tonă se deplasează de-a lungul podului. Greutatea acesteia în vârful podului este 9500 N. Care este viteza mașinii?
11. Raza de rotunjire a podului convex este de 250 m. O mașină se deplasează de-a lungul podului cu o viteză de 63 km / h. Greutatea sa în vârful podului este de 20.000 N. Care este greutatea vehiculului?
12. (e) O mașină care cântărește 1 tonă se deplasează de-a lungul podului convex cu o viteză de 90 km / h. Greutatea mașinii din partea de sus a podului este 9750 N. Care este raza de curbură a suprafeței convexe a podului?
13. Un tractor care cântărește 3 tone conduce pe un pod de lemn orizontal, care se îndoaie sub influența gravitației tractorului. Viteza tractorului este de 36 km / h. Greutatea tractorului în punctul cel mai de jos al devierii osiei este de 30 500 N. Care este raza de rotunjire a suprafeței podului?
14. (e) Un tractor care cântărește 3 tone se deplasează pe un pod de lemn orizontal, care se flexează sub influența greutății tractorului. Viteza tractorului este de 54 km / h. Raza de curbură a suprafeței podului este de 120 m. Care este greutatea tractorului?
15. Un pod orizontal din lemn poate rezista la o încărcătură de 75.000 N. Masa rezervorului care trebuie să treacă peste pod este de 7200 kg. Cât de repede se poate deplasa un rezervor pe un pod dacă podul se abate astfel încât raza curburii podului să fie de 150 m?
16. (e) Lungimea podului din lemn este de 50 m. Un camion care se deplasează cu o viteză constantă de modulo trece podul în 5 secunde. În acest caz, devierea maximă a podului este astfel încât raza de rotunjire a suprafeței sale este de 220 m. Greutatea camionului din mijlocul podului este de 50 kN. Care este greutatea camionului?
17. O mașină se deplasează de-a lungul unui pod convex cu o rază de curbură de 150 m. Cu ce \u200b\u200bviteză va simți șoferul lipsa de greutate? Ce va mai simți (dacă, desigur, șoferul este o persoană normală)?
18. (e) Mașina se deplasează de-a lungul podului convex. Șoferul mașinii a simțit că în punctul cel mai înalt al podului cu o viteză de 144 km / h mașina pierde controlul? De ce se întâmplă asta? Care este raza de curbură a suprafeței podului?
19. Nava spațială pornește cu o accelerație de 50 m / s 2. Ce fel de supraîncărcare experimentează astronauții în nava spațială?
20. (e) Un astronaut poate suporta o suprasarcină de zece ori pe termen scurt. Care este accelerația ascendentă a navei spațiale în acest moment?
O forță de tragere se numește cea care acționează asupra unui obiect, comparabilă cu un fir, cabl, cabl, fir și așa mai departe. Poate fi mai multe obiecte simultan, caz în care forța de tracțiune va acționa asupra lor și nu neapărat uniform. Orice obiect suspendat la toate cele de mai sus se numește obiect tensiune. Dar cine trebuie să știe? În ciuda specificității informațiilor, aceasta poate fi utilă chiar și în situații de zi cu zi.
De exemplu, la renovarea unei case sau apartamente... Și, desigur, tuturor persoanelor a căror profesie este legată de calcule:
- ingineri;
- arhitecți;
- proiectanți etc.
Tensiunea firului și obiecte similare
De ce ar trebui să știe acest lucru și care este utilizarea practică a acestuia? În cazul inginerilor și proiectanților, cunoașterea puterii de tragere va permite structuri stabile... Aceasta înseamnă că structurile, echipamentele și alte structuri își vor putea menține integritatea și puterea mai mult timp. În mod convențional, aceste calcule și cunoștințe pot fi împărțite în 5 puncte principale pentru a înțelege pe deplin ce este în joc.
Etapa 1
Sarcină: determinați forța de tracțiune la fiecare capăt al firului. Această situație poate fi văzută ca rezultatul forțelor care acționează la fiecare capăt al firului. Este egală cu masa de ori cu accelerația gravitației. Să presupunem că firul este strâns. Apoi, orice impact asupra obiectului va duce la o schimbare a tensiunii (în firul propriu-zis). Dar chiar și în absența acțiunilor active, forța gravitației va acționa implicit. Deci, să substituim formula: T \u003d m * g + m * a, unde g este accelerația căderii (în acest caz, obiectul suspendat) și este orice altă accelerație care acționează din exterior.
Există mulți factori terți care afectează calculele - greutatea firului, curbura lui și așa mai departe... Pentru calcule simple, nu vom lua în considerare încă acest lucru. Cu alte cuvinte - lăsați firul perfect din punct de vedere matematic și „fără defecte”.
Să luăm un exemplu live. Un fascicul puternic cu greutatea de 2 kg este suspendat din grindă. În același timp, nu există vânt, balansare și alți factori care să ne afecteze cumva calculele. Atunci puterea de tragere este egală cu gravitația. În formulă, aceasta poate fi exprimată după cum urmează: Fn \u003d Ft \u003d m * g, în cazul nostru este 9.8 * 2 \u003d 19.6 Newton.
Etapa 2
Concluzionează cu privire la problema accelerării... Să adăugăm o condiție la situația existentă. Esența sa este că accelerația acționează și asupra firului. Să luăm un exemplu mai simplu. Imaginează-ți că raza noastră este acum ridicată cu o viteză de 3 m / s. Apoi, accelerația sarcinii va fi adăugată la tensiune și formula va lua următoarea formă: Fn \u003d Ft + accele * m. Concentrându-ne pe calculele anterioare, obținem: Fн \u003d 19.6 + 3 * 2 \u003d 25.6 Newton.
Etapa 3
Aici este deja mai dificil, de vreme ce vorbim despre rotirea unghiulară... Trebuie înțeles că atunci când obiectul este rotit vertical, forța care acționează asupra firului va fi mult mai mare în punctul de jos. Dar să luăm un exemplu cu o amplitudine de balansare ceva mai mică (ca un pendul). În acest caz, pentru calcule, aveți nevoie de formula: Fц \u003d m * v² / r. Aici, valoarea căutată indică forța de tensiune suplimentară, v este viteza de rotație a sarcinii suspendate și r este raza cercului pe care se rotește sarcina. Ultima valoare este de fapt egală cu lungimea firului, chiar dacă este de 1,7 metri.
Deci, înlocuind valorile, găsim datele centrifugale: Fц \u003d 2 * 9 / 1.7 \u003d 10.59 Newton. Și acum, pentru a afla tensiunea totală a firului, este necesar să adăugați forța centrifugă la datele disponibile privind starea de repaus: 19,6 + 10,59 \u003d 30,19 Newton.
Etapa 4
Trebuie luate în considerare diferite forțe de tracțiune pe măsură ce sarcina trece prin arc... Cu alte cuvinte, indiferent de valoarea constantă a atracției, forța centrifugală (netă) se schimbă pe măsură ce sarcina suspendată se balansează.
Pentru a înțelege mai bine acest aspect, este suficient să ne imaginăm o greutate legată de o frânghie care poate fi rotită liber în jurul fasciculului de care este atașat (ca un leagăn). Dacă frânghia este balansată destul de puternic, atunci în momentul în care se află în poziția superioară, forța de atracție va acționa în direcția „opusă” în raport cu forța de tensiune a frânghiei. Cu alte cuvinte, sarcina va deveni „mai ușoară”, datorită căreia tensiunea pe frânghie va slăbi și ea.
Să presupunem că pendulul este deviat într-un unghi egal cu douăzeci de grade față de verticală și se deplasează cu o viteză de 1,7 m / s. Forța de atracție (Fп) cu acești parametri va fi egală cu 19,6 * cos (20) \u003d 19,6 * 0,94 \u003d 18,424 N; forța centrifugă (F c \u003d mv² / r) \u003d 2 * 1,7² / 1,7 \u003d 3,4 N; bine, tensiunea totală (Fпн) va fi egală cu Fп + Fц \u003d 3,4 + 18,424 \u003d 21,824 N.
Etapa 5
Esența sa este în forța frecării dintre sarcină și un alt obiect, care împreună afectează indirect tensiunea frânghiei. Cu alte cuvinte, forța de frecare crește forța de tracțiune. Acest lucru se poate vedea clar în exemplul de mișcare a obiectelor pe suprafețe dure și netede. În primul caz, frecarea va fi mare, astfel încât devine mai greu să mutați obiectul.
Tensiunea totală în acest caz este calculată după formula: Fn \u003d Ftr + Fy, unde Ftr este frecarea, iar Fy este accelerația. Ftr \u003d μR, unde μ este frecarea dintre obiecte, iar P este forța de interacțiune între ele.
Pentru a înțelege mai bine acest aspect, luați în considerare problema. Să zicem că avem o greutate de 2 kg și coeficientul de frecare este de 0,7 cu o accelerație de 4 m / s de viteză constantă. Acum folosim toate formulele și obținem:
- Forța interacțiunii este P \u003d 2 * 9,8 \u003d 19,6 Newton.
- Frecare - Ftr \u003d 0,7 * 19,6 \u003d 13,72 N.
- Accelerare - Fу \u003d 2 * 4 \u003d 8 N.
- Forța de tracțiune totală este Fн \u003d Ftr + Fу \u003d 13,72 + 8 \u003d 21,72 Newton.
Acum știți mai multe și puteți găsi și calcula valorile pe care le doriți. Desigur, pentru calcule mai precise, trebuie să țineți cont de mai mulți factori, dar pentru livrarea unui termen de hârtie și a unui rezumat, aceste date sunt destul de suficiente.
Video
Acest videoclip vă va ajuta să înțelegeți și să vă amintiți mai bine acest subiect.
DEFINIȚIE
Forța de tensiune a firului este egală cu suma forțelor care acționează asupra firului și este opusă acestora în direcție.
Iată forța de tensiune a firului, este suma vectorială a forțelor care acționează asupra firului.
Unitatea de forță este N (Newton).
Această formulă este o consecință a celei de-a treia legi a lui Newton, aplicată thread-ului. Dacă o anumită greutate este suspendată pe fir, care este în repaus, atunci forța de tensiune a firului este egală în modul cu greutatea acestei greutăți. De obicei, un fir inextensibil fără greutate este implicat în sarcini, care pur și simplu conduce forța prin el însuși, dar există sarcini în care firul este întins sub influența forței. În același timp, se comportă ca un izvor, respectând legea lui Hooke:
Unde este rigiditatea firului, este prelungirea firului.
Exemple de soluționare a problemelor pe tema "Forța de tensiune a firului"
ru.solverbook.com
Greutate corporala. Forța de reacție de sprijin. Tensiunea firului | LAMPA
Mulți dintre voi utilizați sau utilizați un mouse de calculator cu fir obișnuit. Dacă un astfel de mouse cu fir este lângă tine, atunci uită-te la el (și dacă nu este în apropiere, atunci imaginează-ți). Știm că, la fel ca toate corpurile de pe Pământ, este afectată de forța gravitației Fgravitation \u003d m⋅gF_ (gravitație) \u003d m \\ cdot gFgravitation \u003d m⋅g.
De ce nu cade, ci este în repaus? Ne amintim din prima lege a lui Newton că în sistemele inerțiale un corp poate fi în repaus dacă nu există forțe care acționează asupra lui (nu este cazul nostru) sau acțiunea tuturor forțelor nu este compensată. Aceasta înseamnă că ceva compensează efectul gravitației. Dar ce? Am uitat că mouse-ul este pe masă. Mouse-ul, care este acționat de forța gravitației m⋅g⃗m \\ cdot \\ vec (g) m⋅g⃗, la rândul său, apasă pe masă cu o forță numită greutatea corpului. De obicei, greutatea corporală se notează P⃗ \\ vec (P) P⃗. Dar din a treia lege a lui Newton, știm: cu ce forță apasă mouse-ul pe masă (mouse → \\ rightarrow → table), cu exact aceeași forță, tabelul apasă pe mouse (tabel → \\ rightarrow → mouse). Forța cu care se apasă masa pe mouse se numește forța de reacție de susținere. Cel mai adesea se notează N⃗ \\ vec (N) N⃗. Din a treia lege a lui Newton rezultă că N⃗ \u003d −P⃗. \\ Vec (N) \u003d - \\ vec (P) (.) N⃗ \u003d −P⃗.
Rețineți că există trei forțe:
- corpul este afectat de gravitație m⋅g⃗m \\ cdot \\ vec (g) m⋅g⃗
- datorită acțiunii gravitației asupra mouse-ului, mouse-ul apasă pe masă cu forța P⃗ \\ vec (P) P⃗ (greutatea corporală)
- și deja tabelul „răspunde” la mouse la presiunea sa cu forța de reacție de sprijin N⃗ \\ vec (N) N⃗.
Este important să ne amintim că, deși forțele N⃗ \\ vec (N) N⃗ și P⃗ \\ vec (P) P⃗ sunt legate între ele și egale în valoare absolută, ele sunt aplicate pe corpuri diferite. Din nou:
- greutate corporală P⃗ \\ vec (P) P⃗ aplicat pe suport (tabel) din partea mouse-ului
- forța de reacție de sprijin N⃗ \\ vec (N) N⃗ se aplică pe mouse din partea tabelului ca „răspuns” al tabelei la acțiunea mouse-ului.
Să vedem cât de bine ai învățat diferența dintre greutatea P⃗ \\ vec (P) P⃗ și forța de reacție de sprijin N оп \\ vec (N) N⃗. Încercați o problemă clasică.
Lampa.io
Formule pentru găsirea forței de tensiune a unui fir și a tot ceea ce este legat de acesta
O forță de tragere se numește cea care acționează asupra unui obiect, comparabilă cu un fir, cabl, cabl, fir și așa mai departe. Poate fi mai multe obiecte simultan, caz în care forța de tracțiune va acționa asupra lor și nu neapărat uniform. Orice obiect suspendat la toate cele de mai sus se numește obiect tensiune. Dar cine trebuie să știe? În ciuda specificității informațiilor, aceasta poate fi utilă chiar și în situații de zi cu zi.
De exemplu, atunci când renovezi o casă sau un apartament. Și, desigur, tuturor persoanelor a căror profesie este legată de calcule:
- ingineri;
- arhitecți;
- proiectanți etc.
Tensiunea firului și obiecte similare
De ce ar trebui să știe acest lucru și care este utilizarea practică a acestuia? În cazul inginerilor și proiectanților, cunoașterea puterii de tragere va permite crearea unor structuri stabile. Aceasta înseamnă că structurile, echipamentele și alte structuri își vor putea menține integritatea și puterea mai mult timp. În mod convențional, aceste calcule și cunoștințe pot fi împărțite în 5 puncte principale pentru a înțelege pe deplin ce este în joc.
Etapa 1
Sarcină: determinați forța de tracțiune la fiecare capăt al firului. Această situație poate fi văzută ca rezultatul forțelor care acționează la fiecare capăt al firului. Este egală cu masa de ori cu accelerația gravitației. Să presupunem că firul este strâns. Apoi, orice impact asupra obiectului va duce la o schimbare a tensiunii (în firul propriu-zis). Dar chiar și în absența acțiunilor active, forța gravitației va acționa implicit. Deci, să substituim formula: T \u003d m * g + m * a, unde g este accelerația căderii (în acest caz, obiectul suspendat) și este orice altă accelerație care acționează din exterior.
Există mulți factori terți care afectează calculele - greutatea firului, curbura lui și așa mai departe. Pentru calcule simple, nu vom lua în considerare încă acest lucru. Cu alte cuvinte - lăsați firul perfect din punct de vedere matematic și „fără defecte”.
Să luăm un exemplu live. Un fascicul puternic cu greutatea de 2 kg este suspendat din grindă. În același timp, nu există vânt, balansare și alți factori care să ne afecteze cumva calculele. Atunci puterea de tragere este egală cu gravitația. În formulă, aceasta poate fi exprimată după cum urmează: Fn \u003d Ft \u003d m * g, în cazul nostru este 9.8 * 2 \u003d 19.6 Newton.
Etapa 2
Ea constă în problema accelerării. Să adăugăm o condiție la situația existentă. Esența sa este că accelerația acționează și asupra firului. Să luăm un exemplu mai simplu. Imaginați-vă că raza noastră este acum ridicată în sus cu o viteză de 3 m / s. Apoi, accelerația sarcinii va fi adăugată la tensiune și formula va lua următoarea formă: Fn \u003d Ft + accele * m. Concentrându-ne pe calculele anterioare, obținem: Fн \u003d 19.6 + 3 * 2 \u003d 25.6 Newton.
Etapa 3
Acest lucru este mai complicat, deoarece vorbim de rotație unghiulară. Trebuie înțeles că atunci când obiectul este rotit vertical, forța care acționează asupra firului va fi mult mai mare în punctul de jos. Dar să luăm un exemplu cu o amplitudine de balansare ceva mai mică (ca un pendul). În acest caz, pentru calcule, aveți nevoie de formula: Fц \u003d m * v² / r. Aici, valoarea căutată indică forța de tensiune suplimentară, v este viteza de rotație a sarcinii suspendate și r este raza cercului pe care se rotește sarcina. Ultima valoare este de fapt egală cu lungimea firului, chiar dacă este de 1,7 metri.
Deci, înlocuind valorile, găsim datele centrifugale: Fц \u003d 2 * 9 / 1.7 \u003d 10.59 Newton. Și acum, pentru a afla tensiunea totală a firului, este necesar să adăugați forța centrifugă la datele disponibile privind starea de repaus: 19,6 + 10,59 \u003d 30,19 Newton.
Etapa 4
Ar trebui să se țină seama de forța de tracțiune variabilă, deoarece sarcina circulă prin arc. Cu alte cuvinte, indiferent de valoarea constantă a atracției, forța centrifugală (netă) se schimbă pe măsură ce sarcina suspendată se balansează.
Pentru a înțelege mai bine acest aspect, este suficient să ne imaginăm o greutate legată de o frânghie care poate fi rotită liber în jurul fasciculului de care este atașat (ca un leagăn). Dacă frânghia este balansată destul de puternic, atunci în momentul în care se află în poziția superioară, forța de atracție va acționa în direcția „opusă” în raport cu forța de tensiune a frânghiei. Cu alte cuvinte, sarcina va deveni „mai ușoară”, datorită căreia tensiunea pe frânghie va slăbi și ea.
Să presupunem că pendulul este deviat într-un unghi egal cu douăzeci de grade față de verticală și se deplasează cu o viteză de 1,7 m / s. Forța de atracție (Fп) cu acești parametri va fi egală cu 19,6 * cos (20) \u003d 19,6 * 0,94 \u003d 18,424 N; forța centrifugă (F c \u003d mv² / r) \u003d 2 * 1,7² / 1,7 \u003d 3,4 N; bine, tensiunea totală (Fпн) va fi egală cu Fп + Fц \u003d 3,4 + 18,424 \u003d 21,824 N.
Etapa 5
Esența sa constă în forța de frecare dintre sarcină și un alt obiect, care împreună afectează indirect tensiunea frânghiei. Cu alte cuvinte, forța de frecare crește forța de tracțiune. Acest lucru se poate vedea clar în exemplul de mișcare a obiectelor pe suprafețe dure și netede. În primul caz, frecarea va fi mare, astfel încât devine mai dificil să mutați obiectul.
Tensiunea totală în acest caz este calculată după formula: Fn \u003d Ftr + Fy, unde Ftr este frecarea, iar Fy este accelerația. Ftr \u003d μR, unde μ este frecarea dintre obiecte, iar P este forța de interacțiune între ele.
Pentru a înțelege mai bine acest aspect, luați în considerare problema. Să zicem că avem o greutate de 2 kg și coeficientul de frecare este de 0,7 cu o accelerație de 4 m / s de viteză constantă. Acum folosim toate formulele și obținem:
- Forța interacțiunii este P \u003d 2 * 9,8 \u003d 19,6 Newton.
- Frecare - Ftr \u003d 0,7 * 19,6 \u003d 13,72 N.
- Accelerare - Fу \u003d 2 * 4 \u003d 8 N.
- Forța de tracțiune totală este Fн \u003d Ftr + Fу \u003d 13,72 + 8 \u003d 21,72 Newton.
Acum știți mai multe și puteți găsi și calcula valorile pe care le doriți. Desigur, pentru calcule mai precise, trebuie să țineți cont de mai mulți factori, dar pentru livrarea unui termen de hârtie și a unui rezumat, aceste date sunt destul de suficiente.
Video
Acest videoclip vă va ajuta să înțelegeți și să vă amintiți mai bine acest subiect.
liveposts.ru
Calcularea tensiunii cablului și a reacției de susținere
O sarcină
Un fascicul omogen AB de greutate P este fixat în punctul A printr-un suport fixat cu balamale; cablul BC care ține fasciculul face un unghi α cu acesta. Determinați tensiunea cablului și reacția suportului A (Figura 2.2, a).
Decizie
Forțele care acționează asupra fasciculului sunt aplicate în punctele sale diferite, prin urmare, în această problemă, este necesar să se ia în considerare echilibrul fasciculului. Fasciculul este omogen, prin urmare forța P (greutatea fasciculului) este aplicată la mijlocul său (figura 2.2, b).
Reacția cablului - forța T - este direcționată de-a lungul cablului. Direcția de reacție a suportului A poate fi determinată folosind teorema celor trei forțe. Conform acestei teoreme, liniile de acțiune ale trei forțe non-paralele P, T și RA trebuie să se intersecteze la un moment dat. Adică unghiul β trebuie să fie egal cu unghiul α.
Figura 2.2
Întrucât sistemul este în echilibru, atunci
P + T + RA \u003d 0. (2.7)
Construim această egalitate geometrică (figura 2.3), începând cu o forță P cunoscută; la un unghi α față de orizontală prin capătul vectorului P, desenați o linie MN, de-a lungul căreia este direcționată forța T. Deoarece suma tuturor forțelor trebuie să fie zero, vectorul RA trebuie să se încheie la începutul vectorului P într-un unghi β față de orizont (linia KL).
Figura 2.3
Intersecția liniilor MN și KL este sfârșitul vectorului T și începutul vectorului RA. În continuare, puteți determina valorile T și RA înmulțind lungimile segmentelor cu scala selectată sau folosind teorema sinelor:
O soluție analitică implică pregătirea a două ecuații. Proiectăm egalitatea vectorială (2.7) pe axele de coordonate selectate (figura 2.2, b) și obținem două ecuații de echilibru cu două necunoscute:
∑xi \u003d 0, -Tcosα + RAcosβ \u003d 0; ∑yi \u003d 0, -P + Tsinα + RAsinβ. (2.10)
Valorile T și RA sunt determinate din aceste ecuații:
Alte exemple de rezolvare a problemelor \u003e\u003e
isopromat.ru
Forțe elastice: arcuri, funii și fire
În problemele din acest articol, cazurile sunt luate în considerare atunci când corpul este ridicat sau coborât cu accelerație. În acest caz, tensiunea firului pe care este suspendată sarcina este diferită. Sunt prezentate exemple de întocmire de ecuații conform celei de-a doua legi a lui Newton în proiecții pe axă.
Problema 1. Camionul a luat o mașină de pasageri cu masa m în tractare și, mișcându-se uniform accelerat, a condus m în câteva secunde. Nu ține cont de frecare.
Alungirea cablului poate fi găsită cunoscând forța elastică:
Deoarece fricțiunile nu trebuie luate în considerare, atunci în conformitate cu a doua lege a lui Newton
Prin urmare,
Să definim accelerația camionului:
În cele din urmă, pentru a prelungi cablul, obținem:
Răspunsul este primit în metri, îl puteți scrie în mm: 0,64 mm.
Problema 2. Pe un fir care poate rezista tensiunii H, ridicați o greutate de kg de repaus vertical în sus. Având în vedere că mișcarea este uniformă accelerată, găsiți înălțimea maximă până la care sarcina poate fi ridicată în s, astfel încât firul să nu se rupă.
Să scriem a doua lege a lui Newton în proiecție pe axa verticală:
Atunci accelerația este egală cu:
Înălțimea până la care corpul poate fi ridicat cu o astfel de accelerație este
Răspuns: 5 m
Problema 3. Frânghia rezistă la o greutate de kg atunci când o ridicați vertical cu o oarecare accelerație și o greutate de kg atunci când o coborâți cu aceeași accelerație în modul. Care este greutatea maximă care poate fi ridicată sau coborâtă pe această frânghie la o viteză constantă?
Să notăm ecuațiile conform celei de-a doua legi atât pentru ascensiunea cât și pentru coborârea corpului. Să direcționăm axa în sus, apoi la ridicare:
La coborâre:
Accelerația condiționată este aceeași, apoi:
Echivalând, putem găsi forța de tensiune a frânghiei la care rezistă:
Dacă o greutate de masă pur și simplu atârna de o astfel de funie, atunci am scrie
Prin urmare,
Răspuns: 190 kg
Sarcina 4. O sarcină care cântărește kg este suspendată dintr-un arc cu o rigiditate de N / m. Lungimea fără întindere a arcului este m. Găsiți lungimea arcului când sarcina este agățată de el. Care va fi lungimea arcului dacă arcul cu sarcina se află într-un elevator care se deplasează cu accelerație m / s direcționată a) în sus; b) jos?
Dacă greutatea este atârnată de un arc, lungimea acestuia crește:
Când ascensorul se ridică, notăm a doua lege (axa este orientată în sus):
Când ascensorul se deplasează în jos, scriem a doua lege (axa este îndreptată în sus):
Apoi, lungimea arcului în acest caz:
Răspuns:,,.
Problema 5. Sarcina este fixată pe cărucior cu patru fire întinse. Forțele de tracțiune ale firelor orizontale sunt respectiv și, și ale celor verticale și. Cu ce \u200b\u200baccelerație se deplasează căruța de-a lungul planului orizontal?
Să scriem ecuațiile conform a doua lege în proiecții pe axe, pe care le vom aranja în mod tradițional: axa este la dreapta, axa este sus. Apoi, dacă căruța se deplasează spre dreapta, de-a lungul axei, avem:
Din a doua ecuație găsim masa încărcăturii:
Dacă căruța se deplasează spre stânga (față de axa), atunci se va schimba doar prima ecuație:
Atunci accelerația căruciorului (și a încărcăturii) este egală cu:
easy-physic.ru
Calculul tensiunii frânghiei.
Pagina 1 din 5Următorul ⇒Date inițiale
Fig 1. Schema de proiectare a mecanismului.
1-Capacitate de transport Q \u003d 2 tone
2-Înălțimea sarcinii de ridicare H \u003d 3,5 m
3-Viteza de ridicare Vp \u003d 18 m / min
Polispatie de 4 ori \u003d 1
5-Numărul de ramuri care circulă pe tambur a \u003d 1
6-Mod de funcționare - mediu
Selectarea tipului de corp de ridicare.
Alegem o frânghie de sârmă din oțel dublu strat ca element de ridicare.
Fig. 2 Secțiune transversală a unei frânghii.
Calculul tensiunii frânghiei.
Tensiune maximă pe ramura frânghiei.
Fmax \u003d Qg \u003d 2000 * 9,81 \u003d 19620 H
Rezistența estimată la rupere a frânghiei.
Fcalc \u003d k * Fmax \u003d 19620 * 5 \u003d 98100 H
k-pentru funcționare medie, factorul de siguranță este 5.
Conform GOST 2688-80, alegem o funie dublă, conform Fcal.
Coarda 14---I-1578 unde,
· Primul număr 14 - diametrul funiei, mm.
· Al doilea G - funie de marfă.
· Al treilea grad de sârmă I.
Al patrulea 1578 - forța maximă de rupere, N
Construcție de funii
Coarda LK-R-6x19 (1 + 6 + 6/6) + 1.o cu GOST 2588-80, unde
LK-R - cu atingere liniară a firelor cu diametre diferite în stratul superior al șuviței.
· 6x19 - sfoară cu șase fire cu 19 fire pe șuviță.
· (1 + 6 + 6/6) - înfășurarea cablurilor în straturi.
· 1.o.s. - miez organic.
Calculul tamburului
Fig. 3 Profilul canelurilor de pe tambur
mykonspekts.ru
Lucrul forței rezultate, gravitația, frecarea, elasticitatea. Putere, eficiență. Exemple, formule
Testare online
Loc de munca
Munca este o cantitate scalară care este determinată de formulă
Munca este realizată nu de corp, ci de forță! Sub influența acestei forțe, corpul se mișcă.
Rețineți că munca și energia au aceleași unități de măsură. Aceasta înseamnă că munca poate fi transformată în energie. De exemplu, pentru a ridica un corp la o anumită înălțime, atunci va avea energie potențială, este nevoie de o forță care să facă această lucrare. Munca forței de înălțare se va transforma în energie potențială.
Regula pentru determinarea muncii în funcție de dependența F (r): lucrarea este numeric egală cu aria figurii de sub graficul forței versus deplasarea.
Unghiul dintre vectorul forței și deplasare
1) Determinăm corect direcția forței care execută lucrarea; 2) Reprezentăm vectorul deplasării; 3) Transferăm vectorii într-un punct, obținem unghiul dorit.
În figură, gravitația (mg), reacția de sprijin (N), forța de frecare (Ffr) și forța de tensiune a frânghiei F acționează asupra corpului, sub influența căruia corpul efectuează deplasarea r.
Pentru a găsi munca perfectă prin forța elastică, este necesar să se țină cont de faptul că această forță se schimbă, deoarece depinde de alungirea arcului. Din legea lui Hooke rezultă că, odată cu creșterea alungirii absolute, forța crește.
Pentru a calcula munca forței elastice în timpul tranziției arcului (corpului) de la starea nedeformată la starea deformată, utilizați formula
Putere
Cantitate scalară care caracterizează viteza de lucru (puteți desena o analogie cu accelerație, care caracterizează viteza de schimbare a vitezei). Determinată de formulă
Eficienţă
Eficiența este raportul dintre munca utilă realizată de mașină la toată munca cheltuită (energie furnizată) în același timp
Eficiența este exprimată în procente. Cu cât acest număr este mai aproape de 100%, cu atât productivitatea mașinii este mai mare. Eficiența nu poate fi mai mare de 100, deoarece este imposibil să lucrezi mai mult cu mai puțină energie.
Eficiența unui plan înclinat este raportul dintre munca gravitației și munca cheltuită în mișcarea de-a lungul planului înclinat.
Principalul lucru de reținut
1) Formule și unități de măsură; 2) Lucrările se fac cu forța; 3) Să fie capabil să determine unghiul dintre vectori de forță și deplasare
Dacă munca unei forțe atunci când deplasează un corp pe o cale închisă este zero, atunci aceste forțe sunt numite conservatoare sau potențiale. Munca forței de frecare la deplasarea unui corp pe o cale închisă nu este niciodată egală cu zero. Forța de frecare, spre deosebire de forța gravitațională sau elastică, este non-conservativă sau non-potențială.
Există condiții în care nu puteți utiliza formula
Dacă forța este variabilă, dacă traiectoria este o linie curbă. În acest caz, calea este împărțită în secțiuni mici pentru care sunt îndeplinite aceste condiții și se calculează lucrarea elementară pentru fiecare din aceste secțiuni. Lucrarea totală în acest caz este egală cu suma algebră a lucrării elementare: 
Valoarea muncii unei anumite forțe depinde de alegerea cadrului de referință.
