כיצד לצייר דיאגרמת גוף חופשית?
כדי לצייר דיאגרמת גוף חופשית, התחל ברישום ייצוג פשוט של הגוף שאתה רוצה ליצור את התרשים, כמו ריבוע לייצוג תיבה. לאחר מכן, צייר חצים על הצורה המציגה את הכוחות הפועלים על האובייקט. לדוגמה, צייר חץ כלפי מטה כדי לסמן את משקל האובייקט, מכיוון שכוח המשיכה מושך את האובייקט מטה. לאחר מכן, שרטט קווים עבור הכוחות האחרים, כגון חץ הצידה כדי לציין כוח דוחף. לבסוף, תייגו כל חץ בכוח שהוא מייצג ובגודל הכוח הזה. כדי ללמוד כיצד להמיר את משקל האובייקט לניוטונים של כוח, המשך לקרוא!
דיאגרמה של גוף חופשי היא ייצוג חזותי של אובייקט וכל הכוחות החיצוניים הפועלים עליו, אז כדי לצייר אחד יהיה עליכם לחשב את המידע הזה. הם חשובים מאוד לעבודה בפתרון בעיות הנדסה או פיסיקה שכן ציור אותם עוזר לך להבין מה קורה בבעיה. ניתן לצייר דיאגרמת גוף חופשי בפשטות רבה, עם ריבועים וחצים, או שתוכלו להפוך אותה להרבה יותר מורכבת. הדרישה היחידה היא שאתה או מישהו אחר שמסתכל על זה יהיה מסוגל להבין את מה שהדיאגרמה מספרת.
תרשים גוף חופשי (FBD) הוא ייצוג של אובייקט מסוים המציג את כל הכוחות החיצוניים הפועלים עליו. FBDs מועילים מאוד בפתרון בעיות הנדסה ופיזיקה.
חלק 1 מתוך 2: יצירת FBD בסיסי
- 1זהה את הגוף / האובייקט שאתה מעוניין ליצור ממנו FBD.
- דוגמה: אדם דוחף קופסה של 10 ק"ג על רצפה מחוספסת, עם מקדם חיכוך של µ = 0,6, על ידי הפעלת כוח 20N. אתה תבחר בגופנו להיות התיבה.
- 2צייר ייצוג פשוט של הגוף.
- דוגמה: צרו ריבוע שייצג את התיבה.
- 3חשבו אילו כוחות פועלים על הגוף.
- דוגמה: אלה הם (1) משקל האובייקט, (2) כוח הדחיפה של האדם, (3) הכוח הרגיל המופעל על ידי הרצפה, ו- (4) כוח החיכוך עקב הרצפה הגסה.
- 4צייר את הכוחות בזה אחר זה בעזרת חצים המצביעים לכיוון הכוח. התחל תמיד עם המשקל מכיוון שלכל החפצים יש משקל.
- דוגמה: (1) למשקל, צייר חץ שמצביע כלפי מטה מכיוון שהמשקל הוא כוח המשיכה של כוח המשיכה של כדור הארץ, שהוא תמיד כלפי מטה.
- 5צייר את הכוחות הנותרים.
- דוגמה: (2) צייר חץ העוקב אחר כיוון הכוח הדוחף. (3) צייר חץ שמצביע כלפי מעלה לכוח הרגיל מכיוון שהוא צריך להיות תמיד בניצב לרצפה. (4) צייר חץ שמנוגד לכיוון התנועה של התיבה לחיכוך.
- 6תייג את כוחותיך כראוי וה- FBD הבסיסי שלך נעשה! עם זאת, אם ברצונך לשים את גודל הכוחות, תוכל להמשיך לשלבים הבאים.
חלק 2 מתוך 2: הוספת גודל הכוחות
- 1
- 2הוסף את כוחות הדחיפה. גודל כוח הדחיפה המופעל על ידי האדם נקבע כ- 20N. כתוב זאת לצד החץ המתאים לו.
- 3הוסף את הכוח הרגיל. כוח נורמלי שווה את גודל המשקל שפועל בניצב לרצפה. במקרה זה, כל המשקל פועל בניצב לרצפה, ולכן N ו- W שווים בעוצמתם. אז, N = 98,1N. כתוב זאת לצד החץ המתאים לו.
- 4הוסף את כוח החיכוך. כוח החיכוך ניתן על ידי הנוסחה: f = µ * N. לכן, f = 0,6 * (98,1N) = 58,86N. כתוב זאת לצד החץ המתאים לו.
- כעת, כשכל הכוחות מיוצגים בכיוונם ובעוצמתם, ה- FBD שלך מוכן להמשך הנדסה או ניתוח פיזיקה!
- מחקר אודות כוחות אחרים העשויים להיות מופעלים על גוף (למשל כוח מתח).
שאלות ותשובות
- כיצד אוכל למצוא כוח תגובת תאוצה ופעולה?מכיוון שתרשים הגוף החופשי מראה את הכוחות, אם אתה יודע את המסה אתה יכול להשתמש במשוואה F = ma. F הוא הכוח, M הוא המסה ו- A הוא התאוצה. כוחות תגובת הפעולה שווים זה לזה ונמצאים בכיוונים מנוגדים.
- כיצד אוכל לחשב את גודל החיכוך?גודל החיכוך (f) = μN (μ = מקדם החיכוך, N = כוח רגיל). μ תלוי במשטח בו הגוף נע. ערך הכוח הרגיל יהיה "ברוב המקרים" השווה למשקל האובייקט (מ"ג).
- מהן המשוואות הטובות ביותר לפתרון תרשים גוף חופשי?בהתאם לסוג הדיאגרמה החופשית של הגוף, ישמשו הרבה משוואות שונות. החוק השני של ניוטון, חוק הוק ונוסחאות החיכוך הסטטיות הם שימושיים.
- אדם מפעיל כוח של 450 N לדחיפת ארגז עם מסה של 900 ק"ג מעל רצפה אופקית. כיצד ניתן לחשב זאת?F = ma; m = 900 ק"ג, a = xm / sec. A = f / m; a = 450/900 = 0,5 מ 'לשנייה. לפיכך, התאוצה היא 0,5 מ 'לשנייה.
- כיצד אוכל לצייר דיאגרמת כוח גוף חופשית?
- איך אני מצייר תרשים גוף חופשי של ילד המושך את השולחן בכוח של 70 נ '. יש כוח של 20 נ'.
- במישורים שונים שונים, האם קיימת שיטה לציור דיאגרמות גוף חופשיות באף אחד מהם?
