Tarkib

• Qadamlar

Fizikada ipning tarangligi deganda ip, kabel yoki shunga o'xshash narsalar tomonidan bir yoki bir nechta boshqa narsalarga ta'sir etuvchi kuch tushuniladi. Ipga tortilgan, osilgan, quvvatlangan yoki chayqalgan har qanday narsa taranglikni keltirib chiqaradi. Boshqa kuchlar singari, taranglik ham ob'ekt tezligini o'zgartirishi yoki deformatsiyalashi mumkin. Iplarning kuchlanishini hisoblash nafaqat fizika ixtisosligi talabalari uchun, balki ishlatilayotgan mag'lubiyat ipning kuchlanishiga bardosh beradimi yoki yo'qligini bilish uchun hisoblashi kerak bo'lgan muhandislar va me'morlar uchun ham muhim mahoratdir. qo'llab-quvvatlash tarmog'ini qo'yib yuborishdan oldin zarba ob'ekti. Ko'p jismli tizimda kuchlanishni qanday hisoblashni o'rganish uchun 1-bosqichni o'qing.

Qadamlar

2-usulning 1-usuli: bitta simning kuchlanish kuchini aniqlang

1. 

   
   
   Ipning uchlaridagi kuchlanishni aniqlang. Ipdagi taranglik ikkala uchidagi taranglikning natijasidir. “Kuch = massa × tezlanish” formulasini takrorlang. Ip juda qattiq tortilgan deb faraz qilsak, ob'ekt og'irligi yoki tezlanishining har qanday o'zgarishi taranglikni o'zgartiradi. Quvvat tufayli yuzaga keladigan tezlashuv omilini unutmang - tizim tinch holatda bo'lsa ham, tizimdagi hamma narsa shu kuchdan aziyat chekadi. Bizda T = (m × g) + (m × a) formulalar mavjud, bu erda "g" - bu tizimdagi narsalarning tortishish kuchi tufayli tezlashish va "a" - bu tananing o'ziga xos tezlashishi.
   • Fizikada, muammolarni hal qilish uchun biz ko'pincha ipni "ideal sharoitda" deb taxmin qilamiz - ya'ni ishlatilayotgan ip juda kuchli, massasi yoki ahamiyatsiz massasi yo'q, elastik yoki uzilishi mumkin emas.
   • Masalan, rasmda ko'rsatilgandek, arqonga osilgan og'irlikdan iborat narsalar tizimini ko'rib chiqing. Ikkala ob'ekt ham harakatlanmaydi, chunki ular dam olish holatida. Vaziyat, biz bilamizki, muvozanatdagi og'irlik bilan unga ta'sir qiladigan ipning tarangligi tortishish kuchiga teng bo'lishi kerak. Boshqacha qilib aytganda, Force (F.)_t) = Gravitatsiya (F_g) = m × g.
     • 10 k og'irlikni qabul qilsak, kuchlanish kuchi 10 kg × 9,8 m / s = ga teng 98 Nyuton.

2. 

   
   
   Endi tezlashtirishni qo'shaylik. Kuch kuchlanish kuchiga ta'sir qiladigan yagona omil emas, shu bilan birga ip ushlagan narsaning tezlashishi bilan bog'liq boshqa har qanday kuch bir xil qobiliyatga ega. Masalan, biz osilgan narsaning harakatini o'zgartiradigan kuchni qo'llasak, tortish kuchi qiymatiga ushbu ob'ektning tezlashtiruvchi kuchi (massa × tezlanish) qo'shiladi.
   • Bizning misolimizda: 10 kg og'irlikdagi arqonga osib qo'ying, lekin ilgari yog'och nurga o'rnatilgandan ko'ra, endi biz arqonni vertikal ravishda 1 m / s tezlikda tortamiz. Bunday holda, biz tortishish bilan bir qatorda og'irlik tezlashishini ham o'z ichiga olishimiz kerak. Hisoblash quyidagicha:
     • F_t = F_g + m × a
     • F_t = 98 + 10 kg × 1 m / s
     • F_t = 108 Nyuton.

3. 

   
   
   Aylanish tezlanishini hisoblang. Aylanayotgan narsa sobit markazda ip (masalan, mayatnik) orqali aylansa, lamel kuchga asoslangan taranglikni hosil qiladi. Radial kuch ham taranglikda qo'shimcha rol o'ynaydi, chunki u ham ob'ektni ichkariga "tortadi", lekin bu erda to'g'ri yo'nalishda tortish o'rniga, yoyni tortadi. Ob'ekt qanchalik tez aylansa, radius kuchi shunchalik katta bo'ladi. Radial kuch (F_v) m × v / r formuladan foydalanib hisoblab chiqiladi, bu erda "m" - massa, "v" - tezlik va "r" - bu ob'ektning yoyi joylashgan doiraning radiusi.
   • Radial kuchning yo'nalishi va kattaligi ob'ekt harakatlanayotganda o'zgarganligi sababli, umumiy tortishish kuchi ham o'zgaradi, chunki bu kuch ob'ektni ipga parallel va markazga qarab yo'naltiradi. Shuni ham yodda tutingki, tortishish kuchi doimo to'g'ri chiziqli yo'nalishda rol o'ynaydi. Xulosa qilib aytganda, agar biror narsa to'g'ri yo'nalishda siljiydigan bo'lsa, ipning tarangligi kamonning eng past nuqtasida maksimal darajaga ko'tariladi (mayatnik bilan biz uni muvozanat pozitsiyasi deymiz), chunki biz bilamiz ob'ekt u erda eng tez harakat qiladi va qirralari eng yorqin bo'ladi.
   • Biz hali ham og'irlik va arqon misolidan foydalanmoqdamiz, ammo tortish o'rniga biz mayatnik singari og'irlikni silkitamiz. Arqonning uzunligi 1,5 metrni tashkil etadi va og'irlik muvozanat holatida bo'lganida 2 m / s tezlikda harakatlansin. Bu holda kuchlanishni hisoblash uchun tortishish kuchi ta'sirini xuddi 98 Nyuton kabi harakatda bo'lmagan kabi hisoblashimiz kerak, so'ngra qo'shimcha lamel kuchni quyidagicha hisoblashimiz kerak:
     • F_v = m × v / r
     • F_v = 10 × 2/1.5
     • F_v = 10 × 2,67 = 26,7 Nyuton.
     • Shunday qilib, umumiy kuchlanish 98 + 26.7 = ga teng 124.7 Nyuton.

4. 

   Ob'ektning harakatlanuvchi yoydagi har xil holatida ipning tarangligi turlicha bo'lishini tushuning. Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, ob'ekt harakatlanayotganda ob'ektning radius kuchining yo'nalishi ham, kattaligi ham o'zgaradi. Biroq, tortish kuchi bir xil bo'lib qolsa ham, tortishish kuchi tomonidan yaratilgan kuchlanish odatdagidek o'zgarib turadi! Ob'ekt muvozanat holatida bo'lsa, tortishish kuchi vertikal bo'ladi va tortishish kuchi ham bo'ladi, lekin ob'ekt boshqa holatda bo'lganida, bu ikki kuch birgalikda ma'lum bir burchak hosil qiladi. Shu sababli, kuchlanish kuchlari tortishish kuchini to'liq birlashtirish o'rniga "neytrallashtiradi".
   • Gravitatsiyani ikkita vektorga bo'lish ushbu ta'rifni yaxshiroq ko'rishga yordam beradi. Ob'ekt harakatining vertikal yo'nalishi bo'yicha istalgan nuqtada ip markazdan ob'ektning muvozanat holatiga o'tish yo'li bilan "θ" burchak hosil qiladi. Harakatlanayotganda tortishish kuchi (m × g) muvozanat holatiga qarab harakatlanadigan kamonga asimptotik mgsin (θ) ikkita vektorga bo'linadi. Va mgcos (d) teskari yo'nalishdagi taranglikka parallel. Shunday qilib, biz tortishish barcha tortishish kuchlariga emas, balki faqat mgcos (θ) - uning reaktsiyasi - ga qarshi bo'lishi kerakligini ko'ramiz (Agar ob'ekt muvozanat holatida bo'lsa, kuchlar bir xil yo'nalishda va yo'nalishda bo'ladi).
   • Endi 1,5 m / s tezlikda harakatlanib, vertikal 15 graduslik burchak bilan silkitgich orqali o'ting. Shunday qilib biz kuchlanishni quyidagicha hisoblaymiz:
     • Tortish kuchi bilan hosil bo'lgan tortishish kuchi (T_g) = 98cos (15) = 98 (0.96) = 94.08 Nyuton
     • Radial kuch (F_v) = 10 × 1,5 / 1,5 = 10 × 1,5 = 15 Nyuton
     • Jami kuch = T_g + F_v = 94.08 + 15 = 109.08 Nyuton.

5. 

   Ishqalanish kuchini hisoblang. Har qanday tortilgan narsa boshqa jismning (yoki suyuqlikning) yuzasiga ishqalanish orqali "tortish" kuchini hosil qiladi va bu kuch kuchlanish kuchini biroz o'zgartiradi. Bu holda 2 ta ob'ektning ishqalanish kuchi biz odatdagidek hisoblab chiqiladi: Yopish kuchi (odatda F deb belgilanadi_r) = (mu) N, bu erda mu - ishqalanish koeffitsienti, bu erda N - ikki ob'ekt tomonidan ta'sir etiladigan kuch, yoki bir narsaning ikkinchisiga bosish kuchi. E'tibor bering, statik ishqalanish dinamik ishqalanishdan farq qiladi - statik ishqalanish - bu ob'ektning dam olish holatidan harakatga o'tishiga olib keladigan natijadir va dinamik harakatlanish ob'ektni harakatini davom ettirishda hosil bo'ladi.
   • Aytaylik, bizda 10 kg vazn bor, lekin endi u gorizontal ravishda pol bo'ylab tortib olinadi. Erning dinamik ishqalanish koeffitsienti 0,5 ga teng bo'lsin va boshlang'ich og'irligi doimiy tezlikka ega, ammo endi biz uni 1 m / s tezlanish bilan qo'shmoqdamiz. Ushbu yangi muammo ikkita muhim o'zgarishlarga ega - Birinchidan, biz endi tortishish kuchi tufayli kuchlanishni hisoblamaymiz, chunki endi keskinlik va tortishish bir-birini bekor qilmaydi. Ikkinchidan, biz ishqalanish va tezlanishni qo'shishimiz kerak. Hisoblash quyidagicha:
     • Oddiy kuch (N) = 10 kg × 9,8 (tortishish tezlashishi) = 98 N
     • Dinamik ishqalanish kuchi (F.)_r) = 0,5 × 98 N = 49 Nyuton
     • Tezlashuv kuchi (F_a) = 10 kg × 1 m / s = 10 Nyuton
     • Umumiy kuchlanish kuchi = F_r + F_a = 49 + 10 = 59 Nyuton.
   reklama

2 ning 2 usuli: Ko'p simli tizimning tortish kuchini aniqlash

1. 

   Paketni parallel yo'nalishda tortish uchun kasnaklar yordamida foydalaning. Kasnaq - bu kuch yo'nalishini o'zgartiruvchi dumaloq diskdan iborat oddiy mexanik mashina. Oddiy kasnaklar tizimida arqon yoki simi kasnoqda yuqoriga ko'tarilib, keyin yana pastga tushib, ikkita simli tizimni hosil qiladi. Biroq, siz og'ir narsani tortganingizdan qat'i nazar, ikkita "tor" ning tarangligi tengdir. Bunday 2 ta og'irlik va shunday 2 ta torli tizimda kuchlanish kuchi 2g (m) ga teng₁) (m₂) / (m₂+ m₁), bu erda "g" - tortishish tezlashishi, "m₁"bu ob'ektning massasi 1, va" m₂"bu ob'ektning massasi 2.
   • E'tibor bering, odatda fizikada biz "ideal kasnaq" ni qo'llaymiz - massa yoki ahamiyatsiz massa, ishqalanish yo'q, kasnaq ishlamay qolmaydi yoki mashinadan tushmaydi. Bunday taxminlarni hisoblash ancha osonroq bo'ladi.
   • Masalan, bizda 2 ta shilingga vertikal ravishda osilgan 2 ta og'irlik bor. Og'irligi 1 og'irligi 10 kg, mevasi 2 og'irligi 5 kg. Kuchlanish kuchi quyidagicha hisoblanadi:
     • T = 2g (m₁) (m₂) / (m₂+ m₁)
     • T = 2 (9.8) (10) (5) / (5 + 10)
     • T = 19,6 (50) / (15)
     • T = 980/15
     • T = 65.33 Nyuton.
   • E'tibor bering, chunki bitta og'irlik va bitta yorug'lik bor, tizim harakat qiladi, og'irlik pastga qarab harakat qiladi va engil vazn aksincha bo'ladi.
2. Paketni parallel bo'lmagan yo'nalishda tortish uchun kasnaklar yordamida foydalaning, odatda siz ob'ektning yuqoriga yoki pastga qarab yo'nalishini sozlash uchun kasnaqdan foydalanasiz. Ammo agar bitta og'irlik arqonning bir uchida to'g'ri osilib tursa, ikkinchisi moyil tekislikda bo'lsa, unda biz kasnaq va ikkita og'irlikdan iborat parallel bo'lmagan kasnaklar tizimiga ega bo'lamiz. Endi tortish kuchi tortishish kuchi va moyil tekislikka tortilish ta'siridan qo'shimcha ta'sir ko'rsatadi.
   • 10 kg vertikal og'irlik uchun (m.)₁) va og'irligi 5 kg (m) bo'lgan moyil tekislikdagi og'irlik₂), moyil tekislik polga 60 graduslik burchak ostida hosil bo'ladi (tekislikning ahamiyatsiz ishqalanishini hisobga olsak). Kuchlanish kuchini hisoblash uchun avval og'irliklarning harakat kuchini hisobini toping:
     • To'g'ridan-to'g'ri osilgan og'irlik og'irroq va ishqalanish hisobga olinmaganligi sababli tizim og'irlik yo'nalishi bo'yicha pastga qarab harakatlanadi. Ipning tarangligi uni tortib oladi, shuning uchun harakat kuchi taranglikni olib tashlashi kerak bo'ladi: F = m₁(g) - T, yoki 10 (9.8) - T = 98 - T.
     • Nishab tekisligidagi og'irlik yuqoriga ko'tarilishini bilamiz. Ishqalanish bartaraf qilinganligi sababli, taranglik og'irlikni tortadi va faqat og'irlik og'irligi pastga tushiradi. Biz o'rnatgan og'irlikni pasaytiradigan komponent bu gunoh (θ). Shunday qilib, bu holda og'irlikning tortish kuchini quyidagicha hisoblaymiz: F = T - m₂(g) gunoh (60) = T - 5 (9.8) (. 87) = T - 42.63.
     • Ikki narsaning tezlanishi teng, bizda (98 - T) / m bor₁ = T - 42,63 / m₂. U erdan hisoblab chiqilgan T = 79.54 Nyuton.

3. 

   Ko'p simlar bir xil narsani osib qo'yadigan joyda. Va nihoyat, "Y" shaklidagi ob'ektlar tizimini ko'rib chiqing - boshqa uchida shiftga bog'langan ikkita ipni bir-biriga bog'lab, uchinchi sim bilan va og'irlikni osgan uchinchi ipning bir uchi bilan bog'lab qo'ying. Uchinchi ipning tarangligi allaqachon bizning oldimizda - bu shunchaki tortishish, T = mg. 1 va 2 torlarning tortish kuchi har xil va ularning umumiy tarangligi vertikal yo'nalishdagi tortishish kuchiga teng bo'lishi kerak va gorizontal holat tanani tinch holatda deb hisoblasa. Har bir sim uchun kuchlanish og'irlik va har bir ipning shipga yaratgan burchagi ta'sir qiladi.
   • Bizning Y shaklidagi tizimimiz 10 kg og'irlikda osilgan deb taxmin qiling, shift bilan 2 simli burchak mos ravishda 30 daraja va 60 daraja. Agar biz har bir simning kuchlanishini hisoblamoqchi bo'lsak, har bir komponentning gorizontal va vertikal kuchlanishini hisobga olishimiz kerak. Bundan tashqari, ushbu ikkita satr bir-biriga perpendikulyar bo'lib, uchburchakda kvant tizimini qo'llash orqali hisoblashni biroz osonlashtiradi:
     • T nisbati₁ yoki T₂ va T = m (g) shiftga mos keladigan sim tomonidan hosil qilingan burchaklarning sinus qiymatlariga teng. Biz T olamiz₁, sin (30) = 0,5 va T₂, gunoh (60) = 0.87
     • Uchinchi simning kuchlanishini (T = mg) har bir burchakning sinus qiymatiga ko'paytirib, T ni toping₁ va T₂.
     • T₁ = .5 × m (g) = .5 × 10 (9.8) = 49 Nyuton.
     • T₂ = .87 × m (g) = .87 × 10 (9.8) = 85.26 Nyuton.
   reklama