Dijagram slobodnog tijela je grafički prikaz koji omogućuje da se na jednostavan način predstave sile fizike koje djeluju na slobodno tijelo, kao što su gravitacija, napetost, trenje, između ostalog, predstavljajući ih u ravninskim vektorima kartezijanski.
Dijagram slobodnog tijela, poznat i kao dijagram sila, je grafički prikaz obično koriste fizičari i inženjeri za prikaz sila koje djeluju na određeno tijelo.
U ovom ćete članku pronaći:
Što je dijagram slobodnog tijela i za što je koristan?
Ovi dijagrami slobodnog tijela grafički su prikaz koji predstavlja fizičke sile koje djeluju na slobodno tijelo ili masu pod određenim uvjetima.
Oglasi
Za što je koristan dijagram slobodnog tijela? Koristan je u području inženjerstva i studija fizike odrediti i precizirati utjecaj koji vrše sile
Široko se koristi u inženjerstvu za izračunavanje utjecaja određenih sila na infrastrukturu. i spriječiti njihov kolaps, čineći ih otpornijima.
Oglasi
Kako se crta dijagram slobodnog tijela?
Za crtanje dijagrama slobodnog tijela prvo je potrebno nacrtati skicu koja grafički prikazuje sile koji djeluju na tijelo ili masu.
Iz ove skice izvodi se u Kartezijanska ravnina grafički prikaz istih Vektorske sile.
Oglasi
Svaki vektor ili pravac koji je nacrtan u ravnini odražava smjer i veličinu svake djelovane sile i samo se sile moraju reflektirati u ravnini koji je pod stvarnim okolnostima podvrgnut tijelu, poput otpora, gravitacije, trenja ili drugih.
Za to, mora postojati problem za analizu, što, pod pojednostavljenim pretpostavkama u grafikonu, ovaj problem može biti riješen promatranjem i razumijevanjem razine utjecaja sila koje djeluju.
Oglasi
Za potrebe skice dijagrama možete koristiti alate poput Microsoft Office PowerPoint.
Međutim, za profesionalnu upotrebu gdje je potrebno navesti veličinu svake sile u ravnini unos točnih mjera svakog vektora, preporučuje se korištenje alati poputgeogebra.
Oglasi
1. Primjer dijagrama slobodnog tijela
Ovo je jednostavan primjer za prikaz dijagrama slobodnog tijela u kojem se u odjeljku (do) Na slici se promatra masa obješena o uže.
Na ovjes djeluju dvije sile., jedan od njih je sila kojom djeluje težina od tijela do središta zemlje djelovanjem sile teže, što se izražava u presjeku (b) kao fg a drugi je drugi sila, napetost u užetu usmjereno prema gore kako bi se spriječilo padanje mase izraženo kao T3.
Da biste ga predstavili u kartezijanskoj ravnini, sve što trebate učiniti je Nacrtajte linije pod istim kutom i smjerom u kojem djeluje svaka sila zatezanja.
Na osi ordinata povučena je ravna linija. 37° za predstavljanje napetosti žice T1, crta tetive povučena je na apscisnu os T2 pod kutom od 53° a treća žica je nacrtana okomito prema dolje kako bi predstavila napetost žice T3 pod utjecajem težine mase.
2. Primjer dijagrama slobodnog tijela
Da bismo predstavili sile koje djeluju na tijelo, ponekad je potrebno rotirati avion kako bi se ispravno prikazali uvjeti kojima je tijelo ili masa podvrgnuta.
U ovom konkretnom slučaju jest sile kojima je tijelo izloženo u uvjetima nagiba, kao što bi to mogao biti automobil koji ide uzbrdo ulicom.
Kao što se vidi na grafikonu, sila kojom djeluje težinafgprema središtu zemlje će uvijek imati istu ravnu i okomitu orijentaciju, bez obzira na uvjete naginjanja kojima je tijelo izloženo.
Kao sila prirodeFN, je sila kojom površina djeluje na tijelo koje se na njoj oslanja, bilo da se radi o automobilu na nagnutoj stazi, automobilu koji se kreće istog okomitog oblika na površinu.
I u ovom slučaju postoji sila trenjaffr, ili kontakt, koji se stvara između površine kosine i tijela, ali za razliku od normalne sile, ovo će suprotno od gibanja i paralelno s površinom.
3. Primjer dijagrama slobodnog tijela
Treba napomenuti da za izradu a prikaz dijagrama slobodnog tijela gdje ima više od dva tijela potrebno je napraviti dva odvojena grafa, kako bi se predstavile sile koje djeluju na svaku od njih.
Kao što se može vidjeti na sljedećoj slici, dva tijela ili grede obješene su na koloturnik, u kojem kako jedan ide prema dolje drugi ide gore i obrnuto.
U svakom od tijela ili greda obješenih o uže postoje dvije sile koje su vlačna sila i sila težine.
Na isti način, ovaj prikaz se odražava u linijama (a i b), u kojem sila napetosti i težine djeluju u suprotnom smjeru na os I, biti sila napetosti predstavljen kao a pozitivan vektor u osiI, i snaga težine predstavljen vektorom ili linijom sa negativan smjer na istoj osiI.
4. Primjer dijagrama slobodnog tijela
Sljedeći dijagram prikazuje grafički prikaz dva tijela podvrgnuta različitim silama u vrlo sličnim situacijama. Da bismo to učinili, pogledajmo sljedeći grafikon:
Kao što se vidi, tijelo (do) podliježe fsile trenja i normalne sile kada je u kontaktu s površinom, također je pod utjecajem sile zatezanja i težine.
Međutim, ista situacija se ne događa s tijelom (b) u koji interveniraju samo dvojica sile, napetosti i sile težine.
