MəZmun

• Addımlar
• Metod 1 /2: Tək bir ip üzərində çəkilmə qüvvəsinin təyin edilməsi
• Metod 2 /2: Birdən çox ip üzərində çəkilmə gücünün hesablanması

Fizikada, çəkmə qüvvəsi ip, kordon, kabel və ya bənzər bir cisim və ya cisimlər qrupuna təsir edən qüvvədir. İp, kordon, kabel və sairlə çəkilən, asılan, dəstəklənən və ya yellənən hər şey bir çəkmə qüvvəsinə məruz qalır. Bütün qüvvələr kimi, gərginlik də cisimləri sürətləndirə və ya onların deformasiyasına səbəb ola bilər.Gərilmə gücünü hesablamaq bacarığı təkcə fizika tələbələri üçün deyil, mühəndislər, memarlar üçün də vacib bir bacarıqdır; Sabit evlər tikənlər, müəyyən bir kəndirin və ya kabelin əyilməməsi və yıxılmaması üçün cismin ağırlığının çəkmə qüvvəsinə tab gətirə biləcəyini bilməlidirlər. Bəzi fiziki sistemlərdə çəkilmə gücünü hesablamağı öyrənmək üçün məqaləni oxumağa başlayın.

Addımlar

Metod 1 /2: Tək bir ip üzərində çəkilmə qüvvəsinin təyin edilməsi

1. 1 İpliyin hər bir ucundakı qüvvələri təyin edin. Verilmiş bir ipin, ipin çəkmə qüvvəsi, ipi hər ucundan çəkən qüvvələrin nəticəsidir. Sizə xatırladırıq güc = kütlə × sürətlənmə... İpin gərilmiş olduğunu düşünsək, ipdən asılı olan bir cismin sürətlənməsindəki və ya kütləsindəki hər hansı bir dəyişiklik ipin özünün gərginliyini dəyişəcək. Daimi cazibə sürətini unutma - sistem istirahətdə olsa da, onun komponentləri cazibə qüvvəsinin hərəkət obyektidir. Verilmiş bir ipin çəkmə qüvvəsinin T = (m × g) + (m × a) olduğunu qəbul edə bilərik, burada “g” iplə dəstəklənən cisimlərin hər hansı birinin cazibə sürətidir və “a” cisimlərə təsir edən hər hansı digər sürətləndirmə.
   • Bir çox fiziki problemi həll etmək üçün güman edirik mükəmməl ip - başqa sözlə, ipimiz incədir, kütləsi yoxdur və uzana və ya qırıla bilməz.
   • Nümunə olaraq, tək bir ipdən istifadə edərək taxta bir şüadan bir yükün asıldığı bir sistemi nəzərdən keçirək (şəklə bax). Nə yükün özü, nə də ip hərəkət etmir - sistem istirahətdədir. Nəticədə bilirik ki, yükün balansda olması üçün gərginlik qüvvəsi cazibə qüvvəsinə bərabər olmalıdır. Başqa sözlə, çəkmə qüvvəsi (F_t) = Cazibə qüvvəsi (F._g) = m × g.
     • Yükün 10 kq kütləsi olduğunu düşünün, buna görə çəkmə qüvvəsi 10 kq × 9.8 m / s = 98 Nyuton.
2. 2 Sürətlənməni düşünün. İpin çəkmə gücünə təsir edə biləcək yeganə qüvvə cazibə qüvvəsi deyil. Məsələn, ipdən və ya kabeldən asılmış bir cisim bir qüvvə ilə sürətlənirsə, o cismin çəkisi ilə əmələ gələn çəkmə qüvvəsinə sürətlənmə qüvvəsi (kütlə × sürətlənmə) əlavə olunur.
   • Misalımızda, 10 kq ağırlığında bir ip üzərində asıldığını və taxta bir şüaya bağlanmaq əvəzinə 1 m / s sürətlənmə ilə yuxarıya doğru çəkildiyini düşünək. Bu vəziyyətdə, yükün sürətlənməsini və çəkisinin sürətlənməsini aşağıdakı kimi hesablamalıyıq:
     • F_t = F_g + m × a
     • F_t = 98 + 10 kq × 1 m / s
     • F_t = 108 Newton.
3. 3 Bucaq sürətlənməsini düşünün. Mərkəzi hesab olunan bir nöqtənin ətrafında dönən bir cisim (sarkaç kimi) mərkəzdənqaçma qüvvəsi vasitəsilə ip üzərində gərginlik yaradır. Mərkəzdənqaçma qüvvəsi, ipin içəriyə "itələyərək" yaratdığı əlavə çəkmə qüvvəsidir ki, yük düz bir xətdə deyil, qövsdə hərəkət etməyə davam etsin. Cisim nə qədər sürətli hərəkət edərsə, mərkəzdənqaçma qüvvəsi o qədər çox olar. Mərkəzdənqaçma qüvvəsi (F._c) m × v / r -ə bərabərdir, burada "m" kütlədir, "v" sürətdir və "r" yükün hərəkət etdiyi dairənin radiusudur.
   • Mərkəzdənqaçma qüvvəsinin istiqaməti və dəyəri cismin necə hərəkət etməsindən və sürətini dəyişməsindən asılı olaraq dəyişdiyindən, ipdəki ümumi gərginlik həmişə mərkəz nöqtəsindəki ipə paralel olur. Unutmayın ki, cazibə qüvvəsi daim cismə təsir edir və onu aşağı çəkir. Beləliklə, cisim şaquli olaraq yellənirsə, tam gərginlik ən güclü qövsün ən aşağı nöqtəsində (sarkaç üçün buna tarazlıq nöqtəsi deyilir), cisim maksimum sürətinə çatanda və ən zəif cisim yavaşladıqca qövsün yuxarı hissəsində.
   • Güman edək ki, nümunəmizdə cisim artıq yuxarıya doğru sürətlənmir, sarkaç kimi yellənir. Qoy halatımız 1,5 m uzunluğunda olsun və yelləncəyin ən aşağı nöqtəsindən keçərkən yükümüz 2 m / s sürətlə hərəkət etsin.Qövsün ən aşağı nöqtəsindəki gərginlik gücünü ən böyük olduğu zaman hesablamalıyıqsa, əvvəlcə yükün istirahət vəziyyətində olduğu kimi bu nöqtədə bərabər çəki təzyiqinə məruz qalıb -qalmadığını öyrənməliyik - 98 Nyuton. Əlavə mərkəzdənqaçma qüvvəsi tapmaq üçün aşağıdakıları həll etməliyik:
     • F_c = m × v / r
     • F_c = 10 × 2/1.5
     • F_c = 10 × 2.67 = 26.7 Newton.
     • Beləliklə, ümumi gərginlik 98 + 26.7 = olacaq 124.7 Newton.
4. 4 Diqqət yetirin ki, yük qövsdən keçərkən çəkisi səbəbindən çəkmə qüvvəsi dəyişir. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, cisim yelləndikcə mərkəzdənqaçma qüvvəsinin istiqaməti və böyüklüyü dəyişir. Hər halda, cazibə qüvvəsi sabit qalsa da, cazibə qüvvəsi səbəbindən çəkilmə gücü də dəyişir. Yellənən obyekt olduqda yox qövsün ən aşağı nöqtəsində (tarazlıq nöqtəsi), cazibə qüvvəsi onu aşağı çəkir, lakin çəkmə qüvvəsi onu bir açı ilə yuxarı çəkir. Bu səbəblə çəkmə qüvvəsi bütünlüklə deyil, cazibə qüvvəsinin bir hissəsinə müqavimət göstərməlidir.
   • Cazibə qüvvəsini iki vektora bölmək, bu vəziyyəti görselleştirmenize kömək edə bilər. Şaquli olaraq yellənən cismin qövsünün istənilən nöqtəsində ip, tarazlıq nöqtəsindən və fırlanma mərkəzindən keçən bir xətt ilə "θ" bucağı düzəldir. Sarkac yellənməyə başlayan kimi, cazibə qüvvəsi (m × g) 2 vektora bölünür - mgsin (θ), tarazlıq nöqtəsi istiqamətində qövsə toxunaraq hərəkət edir və mgcos (θ), gərginliyə paralel hərəkət edir. qüvvə, əksinə. Gərginlik yalnız ona qarşı yönəlmiş mgcos (θ) müqavimət göstərə bilər - bütün cazibə qüvvəsinə deyil (bütün qüvvələrin eyni olduğu tarazlıq nöqtəsi istisna olmaqla).
   • Sarkacın şaquli tərəfdən 15 dərəcə əyildiyi zaman 1,5 m / s sürətlə hərəkət etdiyini fərz edək. Aşağıdakı hərəkətlərlə çəkmə gücünü tapacağıq:
     • Çəkmə qüvvəsinin cazibə qüvvəsinə nisbəti (T_g) = 98cos (15) = 98 (0.96) = 94.08 Newton
     • Mərkəzdənqaçma qüvvəsi (F._c) = 10 × 1.5 / 1.5 = 10 × 1.5 = 15 Newton
     • Tam gərginlik = T_g + F_c = 94,08 + 15 = 109.08 Newton.
5. 5 Sürtünməni hesablayın. İp tərəfindən çəkilən və başqa bir cismin (və ya mayenin) sürtünməsindən "əyləc" qüvvəsi yaşayan hər hansı bir cisim, bu təsiri ipdəki gərginliyə köçürür. İki cisim arasındakı sürtünmə qüvvəsi başqa bir vəziyyətdə olduğu kimi hesablanır - aşağıdakı tənlikdən istifadə olunur: Sürtünmə qüvvəsi (ümumiyyətlə F olaraq yazılır)_r) = (mu) N, burada mu - cisimlər arasındakı sürtünmə qüvvəsinin əmsalı və N - cisimlər arasındakı adi qarşılıqlı təsir qüvvəsi və ya bir -birinə basdıqları qüvvədir. Diqqət yetirin ki, istirahətdə olan sürtünmə - hərəkətsiz bir cismi hərəkətə gətirməyə çalışmaq nəticəsində yaranan sürtünmə, hərəkət sürtünməsindən - hərəkət edən bir cismi hərəkət etməyə məcbur etməyə çalışmaqdan yaranan sürtünmədən fərqlidir.
   • Tutaq ki, 10 kq yükümüz artıq yellənmir, indi iplə yatay şəkildə çəkilir. Yerin hərəkətinin sürtünmə əmsalının 0,5 olduğunu və yükümüzün sabit bir sürətlə hərəkət etdiyini düşünək, ancaq ona 1m / s sürətlənmə verməliyik. Bu problem iki vacib dəyişikliyə səbəb olur - birincisi, artıq çəkimizə görə çəkmə qüvvəsini hesablamağa ehtiyacımız yoxdur, çünki ipimiz ağırlığı dəstəkləmir. İkincisi, sürtünmə və yük kütləsinin sürətlənməsi səbəbiylə gərginliyi hesablamalı olacağıq. Aşağıdakılara qərar verməliyik:
     • Adi Güc (N) = 10kg & × 9.8 (Yer çəkisi ilə sürətlənmə) = 98 N
     • Sürtünmə hərəkət qüvvəsi (F._r) = 0.5 × 98 N = 49 Newton
     • Sürətləndirmə qüvvəsi (F._a) = 10 kq × 1 m / s = 10 Newton
     • Ümumi gərginlik = F_r + F_a = 49 + 10 = 59 Nyuton.

Metod 2 /2: Birdən çox ip üzərində çəkilmə gücünün hesablanması

1. 1 Şaquli paralel çəkiləri bir kasnakla qaldırın. Bloklar, ipin çəkmə qüvvəsinin istiqamətinin dəyişdirilməsinə imkan verən asma diskdən ibarət sadə mexanizmlərdir. Sadə bir blok konfiqurasiyasında, ip və ya kabel asılmış yükdən bloka qədər, sonra başqa bir yükə enir və beləliklə iki hissə ip və ya kabel yaradır. Hər halda, hər iki ucu fərqli böyüklükdə qüvvələr tərəfindən çəkilsə belə, bölmələrin hər birindəki gərginlik eyni olacaq. Bir blokda şaquli olaraq asılmış iki kütləli bir sistem üçün çəkmə qüvvəsi 2 g (m₁) (m₂) / (m₂+ m₁), burada "g" cazibə qüvvəsinin sürətlənməsi, "m₁"İlk cisim kütləsidir" m₂»İkinci cismin kütləsidir.
   • Aşağıdakılara diqqət yetirin, fiziki problemlər bunu qəbul edir bloklar mükəmməldir - kütlə, sürtünmə yoxdur, qırılmır, deformasiya olunmur və onları dəstəkləyən ipdən ayrılmır.
   • Fərz edək ki, ipin paralel uclarında şaquli olaraq asılmış iki ağırlığımız var. Bir yükün kütləsi 10 kq, digərinin çəkisi 5 kq -dır. Bu vəziyyətdə aşağıdakıları hesablamalıyıq:
     • T = 2 q (m₁) (m₂) / (m₂+ m₁)
     • T = 2 (9.8) (10) (5) / (5 + 10)
     • T = 19.6 (50) / (15)
     • T = 980/15
     • T = 65.33 Newton.
   • Diqqət yetirin ki, bir çəki daha ağır olduğu üçün bütün digər elementlər bərabərdir, bu sistem sürətlənməyə başlayacaq, buna görə də 10 kq çəki aşağıya doğru hərəkət edərək ikinci çəkini qalxmağa məcbur edir.
2. 2 Paralel olmayan şaquli ipləri olan bloklardan istifadə edərək çəkiləri dayandırın. Bloklar, çəkmə qüvvəsini yuxarı və ya aşağıdan başqa bir istiqamətə yönəltmək üçün istifadə olunur. Məsələn, bir yük ipin bir ucundan şaquli olaraq asılırsa və digər ucu yükü diaqonal bir müstəvidə saxlayırsa, o zaman paralel olmayan bloklar sistemi birincisinin nöqtələrində bucaqları olan üçbucaq formasını alır. yük, ikincisi və blokun özü. Bu vəziyyətdə ipdəki gərginlik həm cazibə qüvvəsinə, həm də ipin diaqonal hissəsinə paralel olan çəkmə qüvvəsinin komponentinə bağlıdır.
   • Tutaq ki, 10 kq (m₁), 5 kq (m₂) 60 dərəcə meylli bir müstəvidə yerləşir (bu yamacın sürtünmə vermədiyinə inanılır). İpdəki gərginliyi tapmaq üçün ən asan yol əvvəlcə ağırlıqları sürətləndirən qüvvələr üçün tənliklər yazmaqdır. Sonra, belə davranırıq:
     • Asma yük daha ağırdır, sürtünmə yoxdur, buna görə də aşağıya doğru sürətləndiyini bilirik. İpdəki gərginlik yuxarıya doğru çəkilir ki, nəticədə meydana gələn F = m qüvvəsinə görə sürətlənir₁(g) - T və ya 10 (9.8) - T = 98 - T.
     • Eğimli bir təyyarədəki yükün yuxarıya doğru sürətləndiyini bilirik. Sürtünmə olmadığı üçün bilirik ki, gərginlik yükü təyyarəyə qaldırır və aşağıya endirir yalnız öz çəkiniz. Eğimli qüvvəni aşağı çəkən komponent mgsin (θ) olaraq hesablanır, buna görə də nəticədə F = T - m qüvvəsinə görə sürətləndiyi qənaətinə gələ bilərik.₂(g) günah (60) = T - 5 (9.8) (0.87) = T - 42.14.
     • Bu iki tənliyi bərabər tutsaq 98 - T = T - 42.14 alarıq. T tapın və 2T = 140.14 və ya alın T = 70.07 Newton.
3. 3 Obyekti asmaq üçün birdən çox ip istifadə edin. Nəticə olaraq, obyektin "Y şəkilli" bir ip sistemindən asılı olduğunu təsəvvür edək - iki ip tavana sabitlənir və yüklə üçüncü ipin gəldiyi mərkəz nöqtəsində görüşür. Üçüncü ipin çəkmə qüvvəsi göz qabağındadır - cazibə qüvvəsi və ya m (g) səbəbindən sadə bir çəkmə. Digər iki ipdəki gərginliklər fərqlidir və sistemin istirahətdə olduğunu nəzərə alaraq şaquli mövqedə yuxarı çəkiyə və hər iki üfüqi istiqamətdə sıfıra bərabər bir qüvvə əlavə etməlidir. İpdəki gərginlik asma yüklərin ağırlığından və hər bir ipin tavandan əyilmə bucağından asılıdır.
   • Tutaq ki, Y şəkilli sistemimizdə alt çəki 10 kq kütləyə malikdir və biri tavandan 30 dərəcə, digəri isə 60 dərəcə olan iki iplə asılır. İplərin hər birində gərginliyi tapmaq lazımdırsa, gərginliyin üfüqi və şaquli komponentlərini hesablamalıyıq. T -ni tapmaq üçün₁ (yamacında 30 dərəcə olan ipdəki gərginlik) və T₂ (yamacı 60 dərəcə olan ipdəki gərginlik) qərar verməlisiniz:
     • Triqonometriya qanunlarına görə T = m (g) və T arasındakı əlaqə₁ və T.₂ iplərin hər biri ilə tavan arasındakı bucağın kosinüsünə bərabərdir. T üçün₁, cos (30) = 0.87, T -yə gəldikdə₂, cos (60) = 0.5
     • Alt ipdəki gərginliyi (T = mg) hər bir açının kosinusu ilə vuraraq T tapın₁ və T.₂.
     • T₁ = 0.87 × m (g) = 0.87 × 10 (9.8) = 85.26 Newton.
     • T₂ = 0,5 × m (g) = 0,5 × 10 (9,8) = 49 Nyuton.