Rajah Badan Percuma

Apa itu rajah badan percuma?

A Rajah Badan Percuma, Rajah Badan Terasing atau Rajah Angkatan, ia adalah skema di mana daya yang bertindak di atas badan diwakili oleh anak panah.

Anda perlu pastikan untuk memasukkan dalam rajah semua daya yang bertindak pada objek, dan kerana ia adalah magnitud vektor, anak panah bertanggungjawab untuk menunjukkan arah dan maknanya, sementara panjangnya memberikan idea tentang modul atau intensiti.

Rajah 1. a) Lampu lalu lintas yang tergantung dari sokongan oleh kabel, b) gambarajah badan percuma lampu isyarat dan c) rajah badan percuma di simpul kabel. Sumber: Serway, r. Fizik kolej.

Dalam Rajah 1 kita mempunyai contoh gambarajah badan percuma yang akan kita analisa.

Keadaannya adalah seperti berikut: lampu lalu lintas yang tergantung pada beberapa kabel (Rajah 1a). Di atasnya Dua Angkatan Daya, Satu adalah yang latihan Bumi, yang merupakan berat badan. Dalam rajah ia dilambangkan sebagai F_g dan bertindak secara menegak.

Kekuatan lain adalah ketegangan dalam tali menegak, yang dipanggil T₃ Dan itu menegak ke atas, memegang lampu lalu lintas dan menghalangnya daripada pergi ke tanah.

Apabila masalah mempunyai lebih daripada satu objek, maka perlu membuat rajah untuk masing -masing secara berasingan.

Knot antara rentetan cenderung dan tali yang memegang lampu isyarat dianggap objek tertentu dan gambarajah badannya bebas dalam Rajah 1c. Perhatikan bahawa untuk simpul, ketegangan T₃ diarahkan ke bawah.

Adalah penting untuk diperhatikan bahawa dalam gambarajah badan bebas daya yang objek itu berlaku pada badan -badan lain tidak boleh muncul, tetapi hanya yang bertindak di atasnya.

Contoh gambarajah badan percuma

Rajah Badan Percuma membolehkan permohonan undang -undang Newton dan dengan mereka menentukan keadaan pergerakan atau selebihnya objek di mana kuasa bertindak. Sekiranya lampu lalu lintas yang ditunjukkan, kita dapat menentukan nilai ketegangan dalam kabel yang tertakluk kepada lampu lalu lintas, yang diketahui berat ini.

Boleh melayani anda: Beban mati: Ciri, pengiraan, contoh

Sebaik sahaja data ini diketahui, kabel yang mencukupi dipilih untuk menggantung lampu lalu lintas dan yang memenuhi fungsinya tanpa runtuh.

Rajah badan percuma berfungsi untuk menggambarkan pelbagai situasi sehari -hari, seperti ini:

Seseorang yang menonton batang atau bekas

Sangat biasa bagi orang untuk memindahkan objek berat seperti bekas dalam angka itu. Untuk ini mereka mesti menggunakan kekuatan F Pada bekas, yang dalam contoh ini adalah mendatar dan ke kanan, yang merupakan arah pergerakan.

Rajah 2. Seseorang menggunakan kekuatan magnitud f untuk bergerak mendatar sebagai bekas berat. Sumber: Serway, r. Fizik kolej.

Tetapi ini bukan satu -satunya kekuatan yang bertindak kepadanya, ada juga perkara biasa n, dilaksanakan oleh permukaan rata platform dengan roda. Dan akhirnya beratnya: F_g, diarahkan secara menegak.

Normal adalah daya yang timbul selagi dua permukaan bersentuhan dan sentiasa tegak lurus ke permukaan yang mengasingkannya. Dalam kes ini, platform roda menjalankan yang normal di bekas.

Satu blok yang meluncur melalui satah cenderung

Sebilangan meja mempunyai meja yang sedikit cenderung untuk menjadikan nota lebih selesa dan dibaca. Ia juga mempunyai slot A-Lapiz, tetapi kita semua meletakkan pensil di atas meja keluar dari slot dan kita telah melihat bagaimana ia slaid di atas meja.

Apa kuasa bertindak pada pensil?

Sama yang bertindak pada blok yang ditunjukkan dalam rajah badan percuma berikut:

Rajah 3.- Objek (blok atau pensil) yang meluncur pada satah cenderung dengan geseran, mempunyai gambarajah badan bebas yang ditunjukkan. Sumber: Giancoli, D. Fizik: Prinsip dengan aplikasi.

Yang normal F_N Ia adalah kekuatan bahawa permukaan meja menggunakan pensil atau blok yang disokong. Tidak seperti contoh sebelumnya, normal tidak menegak, tetapi cenderung. Ingat bahawa normal adalah daya yang dikenakan oleh jadual di blok dan berserenjang dengannya. Oleh kerana jadual cenderung, normal juga.

Ia boleh melayani anda: Keadaan Keseimbangan Pertama: Penjelasan, Contoh, Latihan

Seperti biasa berat badan F_g Ia adalah menegak, acuh tak acuh dari kecenderungan sistem.

Dan akhirnya kita mempunyai kekuatan baru yang bertindak, yang merupakan geseran kinetik F_fr Antara meja dan pensil atau blok. Geseran juga merupakan daya hubungan, tetapi tidak seperti biasa, ia adalah daya tangen (selari) ke permukaan. Perhatikan juga bahawa ia sentiasa diarahkan bertentangan dengan pergerakan.

Mesin Atwood

Mesin Atwood adalah mesin mudah yang terdiri daripada pulley ringan dan tanpa geseran di dalam kereta api, di mana tali cahaya dan tidak dapat diteliti berlalu.

Dua objek massa digantung dari yang sama₁ dan m₂. Apabila salah satu objek naik, yang lain turun, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4:

Rajah 4. Mesin Atwood dan gambarajah badan bebas masing -masing massa yang digantung dari tali. Sumber: Serway, r. Fizik kolej.

Oleh kerana terdapat dua objek, gambarajah badan percuma dibuat secara berasingan. Untuk kedua -dua objek hanya terdapat dua kuasa: ketegangan dalam tali T dan berat masing -masing.

Dalam angka tersebut, setiap berat badan dinyatakan secara langsung sebagai produk jisim dengan pecutan. Bagi pihaknya, ketegangan sentiasa diarahkan secara menegak di sepanjang tali yang ketegangan.

Latihan diselesaikan

Sapukan undang -undang Newton untuk menentukan pecutan yang mana jisim mesin Atwood ditunjukkan dalam bahagian sebelumnya bergerak.

Penyelesaian

Undang -undang kedua Newton menetapkan bahawa jumlah kuasa adalah sama dengan produk jisim dengan pecutan.

Konvensyen Tanda -tanda di setiap jisim boleh berbeza, jadi kita akan mengambil erti kata positif bahawa pergerakan, seperti yang ditunjukkan oleh graf, jisim pertama naik dan turun kedua.

Ia boleh melayani anda: gelombang cetek: ciri, jenis dan contoh

Dalam beberapa masalah, pernyataan tidak memberikan maklumat, maka tanda -tanda mesti.

-Untuk jisim 1 (muat naik):

T - m₁g = m₁ke

-Untuk jisim 2 (rendah):

-T + m₂g = m₂ke

Kedua -dua persamaan membentuk satu sistem persamaan linear dua yang tidak diketahui, kerana voltan muncul dengan tanda yang berbeza dalam setiap persamaan, kita hanya menambahkan istilahnya untuk istilah dan ketegangan dibatalkan:

m₂G - m₁g = m₁A + m₂ke

a = m₂G - m₁G / (m₁ + m₂)

Rujukan

1. Bauer, w. 2011. Fizik untuk Kejuruteraan dan Sains. Jilid 1. MC Graw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6th. Ed Prentice Hall.
3. Serway, r., Vulle, c. 2011. Fizik kolej. 9NA ed. Pembelajaran Cengage.
4. Tipler, ms. (2006) Fizik untuk Sains dan Teknologi. Edisi ke -5. Jilid 1. Editorial kembali.
5. Tippens, ms. 2011. Fizik: Konsep dan aplikasi. Edisi ke -7. McGraw Hill