Мазмұны

• Қадамдар
• 2 -ші әдіс 1: Бір тізбектің созылу күшін анықтау
• 2 -ші әдіс 2: Бірнеше тізбектегі созылу күшін есептеу

Физикада тарту күші - бұл арқанға, сымға, кабельге немесе ұқсас затқа немесе заттар тобына әсер ететін күш. Арқанмен, шнурмен, кабельмен және т.б.мен тартылатын, ілінетін, тірелетін немесе тербелетін кез келген нәрсе тартушы күшке ұшырайды. Барлық күштер сияқты керілу де заттарды тездетуі немесе олардың деформациялануына әкелуі мүмкін.Созылу күшін есептеу мүмкіндігі физика студенттері үшін ғана емес, инженерлер, сәулетшілер үшін де маңызды дағды болып табылады; Тұрақты үйлер салатындар белгілі бір арқан немесе кабель заттың салмағының тартылу күшіне төтеп бере алатынын білуі керек, ол ол құлап кетпеуі үшін. Кейбір физикалық жүйелердегі созылу күшін қалай есептеу керектігін білу үшін мақаланы оқуды бастаңыз.

Қадамдар

2 -ші әдіс 1: Бір тізбектің созылу күшін анықтау

1. 1 Жіптің әр ұшындағы күштерді анықтаңыз. Берілген жіптің, арқанның тартылу күші - арқанды әр ұшынан тартатын күштердің нәтижесі. Біз сізге еске саламыз күш = масса × үдеу... Арқан тартылған деп есептесек, арқанға ілінген заттың үдеуінің немесе массасының кез келген өзгерісі арқанның керілуін өзгертеді. Ауырлық күшінің тұрақты үдеуі туралы ұмытпаңыз - жүйе тыныштықта болса да, оның компоненттері ауырлық күшінің объектілері болып табылады. Берілген арқанның тартылу күші T = (m × g) + (m × a) деп есептеуге болады, мұндағы “g” - арқанмен бекітілген кез келген заттардың ауырлық күшінің үдеуі, ал “a” - объектілерге әсер ететін кез келген басқа үдеу.
   • Көптеген физикалық мәселелерді шешу үшін біз болжаймыз мінсіз арқан - басқаша айтқанда, біздің арқан жұқа, массасы жоқ және созыла алмайды немесе үзілмейді.
   • Мысал ретінде, ағаш арқалықтан жүктемені бір арқан көмегімен ілінетін жүйені қарастырайық (суретті қараңыз). Жүктің өзі де, арқан да қозғалмайды - жүйе тыныштықта. Нәтижесінде біз жүктеме тепе -теңдікте болуы үшін керілу күші ауырлық күшіне тең болуы керек екенін білеміз. Басқаша айтқанда, тарту күші (F_т) = Гравитация (F_g) = м × г
     • Жүктің массасы 10 кг делік, демек, созылу күші 10 кг × 9,8 м / с = 98 Ньютон.
2. 2 Жеделдетуді қарастырыңыз. Ауырлық күші арқанның тартылу күшіне әсер ететін жалғыз күш емес - үдеу арқылы арқанға кез келген күш әсер ететін күш сол әсерді береді. Егер, мысалы, арқаннан немесе кабельден ілінген зат күшпен үдетілсе, онда сол заттың салмағынан пайда болатын созылу күшіне үдеу күші (масса × үдеу) қосылады.
   • Біздің мысалда 10 кг салмағы арқанға ілініп, ағаш арқалыққа бекітілудің орнына 1 м / с үдеумен жоғары тартылды делік. Бұл жағдайда біз жүктеменің үдеуін, сондай -ақ ауырлық күшінің үдеуін келесідей есепке алуымыз керек:
     • F_т = F_g + m × a
     • F_т = 98 + 10 кг × 1 м / с
     • F_т = 108 Ньютон.
3. 3 Бұрыштық үдеуді қарастырыңыз. Центр деп аталатын нүктенің айналасында айналатын зат (маятник тәрізді) центрден тепкіш күш арқылы арқанға кернеу түсіреді. Центрден тепкіш күш - бұл жүктің түзу сызықта емес, доғада қозғалуын жалғастыру үшін ішке «итеру» арқылы жасайтын қосымша тарту күші. Нысан неғұрлым жылдам қозғалса, центрден тепкіш күш соғұрлым үлкен болады. Центрден тепкіш күш (Ф_c)) m × v / r -ге тең, мұнда «m» - массасы, «v» - жылдамдық, ал «r» - жүктеме қозғалатын шеңбердің радиусы.
   • Центрден тепкіш күштің бағыты мен мәні объектінің қалай қозғалатынына және оның жылдамдығын өзгертуіне байланысты өзгеретіндіктен, арқанның жалпы кернеуі әрқашан орталық нүктеде арқанмен параллель болады. Есіңізде болсын, тартылыс күші объектіге үнемі әсер етіп, оны төмен тартады. Егер объект тігінен айналса, толық кернеу ең күшті доғаның ең төменгі нүктесінде (маятник үшін бұл тепе -теңдік нүктесі деп аталады), объект максималды жылдамдыққа жеткенде және ең әлсіз доғаның жоғарғы жағында объект баяулайды.
   • Біздің мысалда объект енді жоғары қарай емес, маятник тәрізді айналады деп есептейік. Біздің арқанның ұзындығы 1,5 м болсын, ал біздің жүктеме әткеншектің ең төменгі нүктесінен өткенде 2 м / с жылдамдықпен қозғалсын.Егер бізге кернеу күшін доғаның ең төменгі нүктесінде, ең үлкен болғанда есептеу керек болса, онда алдымен жүктеменің тыныштық жағдайындағыдай ауырлық күшінің қысымы бірдей болатынын білуіміз керек - 98 Ньютон. Қосымша центрден тепкіш күшті табу үшін келесі әрекеттерді шешуіміз қажет:
     • F_c) = m × айн / ж
     • F_c) = 10 × 2/1.5
     • F_c) = 10 × 2,67 = 26,7 Ньютон.
     • Осылайша, жалпы кернеу 98 + 26,7 = болады 124.7 Ньютондар.
4. 4 Ауырлық күшінің әсерінен тартылу күші доға арқылы өтетін кезде өзгеретінін ескеріңіз. Жоғарыда айтылғандай, центрден тепкіш күштің бағыты мен шамасы объектінің тербелуіне қарай өзгереді. Қалай болғанда да, ауырлық күші тұрақты болып қалса да, ауырлық күшінің әсерінен болатын созылу күші да өзгереді. Қозғалатын объект болғанда жоқ доғаның ең төменгі нүктесінде (тепе -теңдік нүктесі) ауырлық күші оны төмен тартады, бірақ тарту күші оны бұрышпен көтереді. Осы себепті тарту күші тұтастыққа емес, ауырлық күшінің бір бөлігіне қарсы тұруы керек.
   • Ауырлық күшін екі векторға бөлу сізге бұл күйді елестетуге көмектеседі. Тік бұрылатын зат доғасының кез келген нүктесінде арқан тепе -теңдік нүктесі мен айналу центрі арқылы сызықпен «θ» бұрышы жасайды. Маятник тербеле бастаған кезде тартылыс күші (m × g) 2 векторға бөлінеді - mgsin (θ), тепе -теңдік нүктесі бағытында доғаға жанама әсер ететін және mgcos (θ), кернеуге параллель әрекет етеді. күш, бірақ қарама -қарсы бағытта. Кернеу тек mgcos (θ) - оған бағытталған күшке қарсы тұра алады - барлық тартылыс күші емес (барлық күштер бірдей болатын тепе -теңдік нүктесін қоспағанда).
   • Маятник вертикальдан 15 градусқа қисайғанда 1,5 м / с жылдамдықпен қозғалады деп есептейік. Біз созылу күшін келесі әрекеттер арқылы табамыз:
     • Тартушы күштің тартылыс күшіне қатынасы (Т._g) = 98cos (15) = 98 (0,96) = 94,08 Ньютон
     • Центрден тепкіш күш (Ф_c)) = 10 × 1,5 / 1,5 = 10 × 1,5 = 15 Ньютон
     • Толық кернеу = Т_g + F_c) = 94,08 + 15 = 109.08 Ньютондар.
5. 5 Үйкелісті есептеңіз. Арқан тартатын және басқа заттың (немесе сұйықтықтың) үйкелісінен «тежеу» күшін сезінетін кез келген зат бұл әсерді арқанның керілуіне береді. Екі объект арасындағы үйкеліс күші кез келген басқа жағдайдағыдай есептеледі - келесі теңдеуді қолдана отырып: Үйкеліс күші (әдетте F түрінде жазылады)_r) = (mu) N, мұндағы mu - заттар арасындағы үйкеліс күшінің коэффициенті және N - объектілердің өзара әрекеттесудің әдеттегі күші немесе олардың бір -біріне басатын күші. Назар аударыңыз, тыныштықтағы үйкеліс - тыныштықта тұрған затты қозғалысқа келтіру нәтижесінде пайда болатын үйкеліс - қозғалыстың үйкелісінен - ​​қозғалатын затты қозғалуға мәжбүрлеуге тырысудан туындайтын үйкелістен өзгеше.
   • Біздің 10 кг жүктеме енді тербелмейді деп есептейік, енді ол көлденеңінен арқанмен сүйреліп жатыр. Жер қозғалысының үйкеліс коэффициенті 0,5 -ке тең және біздің жүктеме тұрақты жылдамдықпен қозғалады делік, бірақ оған 1м / с үдеу беруіміз керек. Бұл мәселе екі маңызды өзгеріс енгізеді - біріншіден, бізге енді тартылыс күшін ауырлық күшіне байланысты есептеудің қажеті жоқ, өйткені біздің арқан салмақты көтермейді. Екіншіден, үйкеліс пен жүктеме массасының үдеуіне байланысты кернеуді есептеуге тура келеді. Біз келесілерді шешуіміз керек:
     • Қарапайым күш (N) = 10кг & × 9.8 (Гравитациялық үдеу) = 98 Н.
     • Қозғалыстың үйкеліс күші (Ф_r) = 0,5 × 98 N = 49 Ньютон
     • Үдеу күші (Ф_а) = 10 кг × 1 м / с = 10 Ньютон
     • Жалпы кернеу = F_r + F_а = 49 + 10 = 59 Ньютон.

2 -ші әдіс 2: Бірнеше тізбектегі созылу күшін есептеу

1. 1 Тік параллель салмақтарды шкивпен көтеріңіз. Блоктар - арқанның тарту күшінің бағытын өзгертуге мүмкіндік беретін ілулі дискіден тұратын қарапайым механизмдер. Қарапайым блок конфигурациясында арқан немесе кабель ілінген жүктемеден блокқа дейін, содан кейін басқа жүктемеге дейін өтеді, осылайша арқанның немесе кабельдің екі бөлігін жасайды. Қалай болғанда да, әр бөліктегі кернеу бірдей болады, тіпті екі ұшы да әр түрлі күштің күшімен тартылса да. Блокта тігінен ілінген екі массалық жүйе үшін созылу күші 2г (м₁) (м₂) / (м₂+ м₁), мұнда «g» - ауырлық күшінің үдеуі, «м₁«Бұл бірінші объектінің массасы», м₂»Екінші объектінің массасы.
   • Төмендегілерге назар аударыңыз, физикалық проблемалар деп ойлайды блоктар мінсіз - массасы, үйкелісі жоқ, олар сынбайды, деформацияланбайды және оларды тірейтін арқаннан бөлінбейді.
   • Арқанның параллель ұштарында тігінен ілінген екі салмақ бар делік. Бір жүктің массасы 10 кг, екіншісінің салмағы 5 кг. Бұл жағдайда келесілерді есептеу керек:
     • T = 2г (м₁) (м₂) / (м₂+ м₁)
     • T = 2 (9.8) (10) (5) / (5 + 10)
     • T = 19,6 (50) / (15)
     • T = 980/15
     • T = 65.33 Ньютондар.
   • Назар аударыңыз, бір салмақ ауыр болғандықтан, барлық басқа элементтер тең, бұл жүйе жылдамдай бастайды, сондықтан 10 кг салмақ төмен қарай жылжиды, бұл екінші салмақты жоғарылатуға мәжбүр етеді.
2. 2 Параллель емес тік жіптері бар блоктарды қолдана отырып, салмақты тоқтатыңыз. Блоктар көбінесе тарту күшін жоғары немесе төмен емес бағытта бағыттау үшін қолданылады. Егер, мысалы, жүк арқанның бір ұшынан тігінен ілінсе, ал екінші ұшы жүктемені қиғаш жазықтықта ұстаса, онда параллель емес блоктар жүйесі бірінші нүктесіндегі бұрыштары бар үшбұрыш түрінде болады. жүктеме, екіншісі және блоктың өзі. Бұл жағдайда арқанның тартылуы ауырлық күшіне де, арқанның диагональды бөлігіне параллель тартылатын күштің компонентіне де байланысты.
   • Бізде 10 кг (м.) Жүктемесі бар жүйе бар делік₁), тігінен ілулі, 5 кг жүктемеге қосылған (м₂) 60 градус көлбеу жазықтықта орналасқан (бұл еңіс үйкеліс бермейді деп есептеледі). Арқанның керілуін табу үшін ең оңай әдіс - алдымен салмақты тездететін күштердің теңдеулерін жазу. Әрі қарай, біз келесідей әрекет етеміз:
     • Аспалы жүктеме ауыр, үйкеліс жоқ, сондықтан оның төмен қарай үдейтінін білеміз. Арқан кернеуі жоғары қарай тартады, сондықтан ол F = m күшіне қатысты жылдамдатады₁(g) - T, немесе 10 (9.8) - T = 98 - T.
     • Біз көлбеу жазықтықтағы жүктеме жоғары қарай үдейтінін білеміз. Үйкеліс жоқ болғандықтан, кернеу жүктемені жазықтыққа көтеріп, төмен түсіретінін білеміз тек өз салмағыңыз. Көлбеу күшті түсіретін күштің компоненті mgsin (θ) ретінде есептеледі, сондықтан біздің жағдайда ол F = T - m нәтижелі күшке қатысты үдеуі мүмкін деп қорытынды жасауға болады.₂(g) sin (60) = T - 5 (9,8) (0,87) = T - 42,14.
     • Егер осы екі теңдеуді теңестіретін болсақ, онда 98 - T = T - 42.14 аламыз. Т -ны тауып, 2T = 140.14, немесе ал T = 70.07 Ньютон.
3. 3 Нысанды ілу үшін бірнеше бұрымды қолданыңыз. Қорытындылай келе, объект «Y -тәрізді» арқан жүйесінен ілінгенін елестетейік - төбеге екі арқан бекітілген және жүктелген үшінші арқан келетін орталық нүктеде кездеседі. Үшінші арқанның тартылу күші айқын - гравитация немесе m (g) әсерінен қарапайым тарту. Басқа екі арқанның кернеуі әр түрлі және жүйе тыныштықта деп есептегенде, тік күйде жоғары тартылыс күшіне және екі көлденең бағытта нөлге тең күшке қосылуы керек. Арқанның керілуі аспалы жүктеменің салмағына және әр арқанның төбеден бұрылу бұрышына байланысты.
   • Біздің Y-тәрізді жүйеде төменгі салмағы 10 кг массасы бар және екі арқанмен ілінеді деп есептейік, олардың біреуі төбеден 30 градус, ал екіншісі 60 градус. Егер арқанның әрқайсысының керілуін табу қажет болса, керілістің көлденең және тік компоненттерін есептеу керек. Т табу үшін₁ (көлбеуі 30 градус болатын арқанның керілуі) және Т.₂ (көлбеуі 60 градус болатын арқанның керілуі), сіз шешім қабылдауыңыз керек:
     • Тригонометрия заңдары бойынша T = m (g) мен T арасындағы байланыс₁ және Т.₂ арқандар мен төбелердің арасындағы бұрыштың косинусына тең. Форт₁, cos (30) = 0,87, Т болсақ₂, cos (60) = 0,5
     • Төменгі арқанның керілуін (Т = мг) әр бұрыштың косинусына көбейтіп, Т -ны табыңыз₁ және Т.₂.
     • Т₁ = 0,87 × м (г) = 0,87 × 10 (9,8) = 85.26 Ньютондар.
     • Т₂ = 0,5 × м (г) = 0,5 × 10 (9,8) = 49 Ньютон.