Un diagramma a corpo libero è una rappresentazione grafica che permette di rappresentare in modo semplice le forze della fisica che sono esercitano su un corpo libero, come gravità, tensione, attrito, tra gli altri, rappresentandoli in vettori piani Cartesiano.
Il diagramma del corpo libero, noto anche come diagramma delle forze, è una rappresentazione grafica comunemente usato da fisici e ingegneri per rappresentare le forze che vengono esercitate su un certo corpo.
In questo articolo troverai:
Cos'è il diagramma a corpo libero e a cosa serve?
Questi diagrammi a corpo libero sono una rappresentazione grafica implementata per rappresentare il forze della fisica che si esercitano su un corpo libero o su una massa soggetta a determinate condizioni.
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A cosa serve il diagramma a corpo libero? È utile nel campo dell'ingegneria e nello studio della fisica determinare e specificare l'influenza esercitata dalle forzecome peso, gravità, tensione, attrito, tra l'altro, sottoponendo un organismo a determinate condizioni.
È ampiamente utilizzato in ingegneria per calcolare l'influenza di determinate forze su un'infrastruttura. e prevenirne il collasso, rendendole più resistenti.
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Come viene disegnato un diagramma a corpo libero?
Per disegnare il diagramma del corpo libero, è prima necessario disegnare uno schizzo che rappresenti graficamente le forze esercitati su un corpo o una massa.
Da questo schizzo, viene eseguito nel Piano cartesiano una rappresentazione grafica di questi Forze vettoriali.
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Ogni vettore o linea disegnata nel piano riflette la direzione e la grandezza di ogni forza esercitata e solo le forze devono riflettersi nel piano che in circostanze reali è sottoposto a un corpo, come trascinamento, gravitazionale, attrito o altro.
Per questo, ci deve essere un problema da analizzare, che, sotto ipotesi semplificate nel grafico, questo problema può essere risolto osservando e comprendendo il livello di influenza delle forze esercitate.
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A scopo di schizzo del diagramma puoi usare strumenti come PowerPoint Microsoft Office.
Tuttavia, per uso professionale dove è necessario specificare l'intensità di ciascuna forza nel piano inserendo le misure esatte di ciascun vettore, si consiglia di utilizzare strumenti comegeogebra.
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1. Esempio di diagramma del corpo libero
Questo è un semplice esempio per rappresentare un diagramma a corpo libero in cui nella sezione (A) Nell'immagine si osserva una massa sospesa a una corda.
Due forze agiscono sulla sospensione., uno di essi è forza esercitata dal peso dal corpo al centro della terra per gli effetti della gravità, che si esprime nella sezione (B) COME fg e l'altro è l'altro forza, la tensione nella corda esercitato verso l'alto per evitare che la massa cada espresso come T3.
Per rappresentarlo nel piano cartesiano basta Disegna le linee con lo stesso angolo e la stessa direzione in cui viene esercitata ogni forza di tensione.
Una linea retta viene tracciata sull'asse delle ordinate. 37° per rappresentare la tensione della corda T1, la linea della corda è tracciata sull'asse delle ascisse T2 ad angolo di 53° e la terza corda è tirata verticalmente verso il basso per rappresentare la tensione della corda T3 esercitato dal peso della massa.
2. Esempio di diagramma del corpo libero
Per rappresentare le forze esercitate su un corpo, a volte è necessario ruotare l'aereo per rappresentare correttamente le condizioni alle quali il corpo o la massa è sottoposto.
In questo caso particolare, lo è le forze a cui è sottoposto un corpo quando si trova in condizioni di pendenza, come potrebbe essere un'auto che percorre una strada in pendenza.
Come si vede nel grafico, il forza esercitata dal pesofgverso il centro della terra avrà sempre lo stesso orientamento rettilineo e verticale, indipendentemente dalle condizioni di ribaltamento a cui è sottoposto il cassone.
Quanto a la forza della naturaF.N., è la forza che la superficie esercita sul corpo che vi si appoggia, sia che si tratti di un'auto su una pista inclinata, l'auto che prende il stessa forma perpendicolare alla superficie.
Anche in questo caso c'è forza di attritoffr, o contatto, che si genera tra la superficie del pendio e il corpo, ma a differenza della forza normale, questa sarà opposto al moto e parallelo alla superficie.
3. Esempio di diagramma del corpo libero
Va notato che per fare a rappresentazione di un diagramma di corpo libero dove sono presenti più di due corpi è necessario fare due grafici distinti, per rappresentare le forze che si esercitano su ciascuno.
Come si può vedere nell'immagine seguente, due corpi o travi sono sospesi da una carrucola, in cui scendendo uno sale l'altro e viceversa.
In ciascuno dei corpi o travi sospesi dalla fune ci sono due forze che sono le forza di trazione e forza peso.
Allo stesso modo, questa rappresentazione si riflette nelle linee (a e b), in cui la forza della tensione e del peso sono esercitate in direzione opposta sull'asse E, essere il forza di tensione rappresentato come A vettore positivo in asseE, e il forza del peso rappresentato con un vettore o una linea con direzione negativa sullo stesso asseE.
4. Esempio di diagramma del corpo libero
Il diagramma seguente mostra la rappresentazione grafica di due corpi sottoposti a forze diverse in situazioni molto simili. Per fare ciò, osserviamo il seguente grafico:
Come si può vedere, il corpo (A) è soggetto a fforze di attrito e forze normali quando è a contatto con una superficie, è ugualmente influenzato dal forze di trazione e peso.
Tuttavia, la stessa situazione non si verifica con il corpo (B) in cui intervengono solo due forze, la tensione e la forza del peso.
