Een vrijlichaamsdiagram is een grafische weergave waarmee op een eenvoudige manier de krachten van de fysica kunnen worden weergegeven uitoefenen op een vrij lichaam, zoals onder andere zwaartekracht, spanning, wrijving, die ze weergeven in vlakke vectoren Cartesisch.
Het vrijlichaamsdiagram, ook wel bekend als krachten diagram, is een grafische weergave vaak gebruikt door natuurkundigen en ingenieurs om de krachten weer te geven die op een bepaald lichaam worden uitgeoefend.
In dit artikel vind je:
Wat is het vrijlichaamsdiagram en waar is het nuttig voor?
Deze vrijlichaamsdiagrammen zijn een grafische weergave die is geïmplementeerd om de natuurkundige krachten die onder bepaalde voorwaarden op een vrij lichaam of massa worden uitgeoefend.
Advertenties
Waar is het vrijlichaamsdiagram nuttig voor? Het is nuttig op het gebied van techniek en de studie van de natuurkunde om de invloed van krachten te bepalen en te specificerenzoals gewicht, zwaartekracht, spanning, wrijvingonder meer door een lichaam aan bepaalde voorwaarden te onderwerpen.
Het wordt veel gebruikt in de techniek om de invloed van bepaalde krachten op een infrastructuur te berekenen. en voorkomen dat ze instorten, waardoor ze beter bestand zijn.
Advertenties
Hoe wordt een vrijlichaamsdiagram getekend?
Om het vrijlichaamsdiagram te tekenen, is het eerst nodig teken een schets die de krachten grafisch weergeeft die op een lichaam of massa worden uitgeoefend.
Van deze schets is het uitgevoerd in de Cartesisch vlak hiervan een grafische weergave Vector krachten.
Advertenties
Elke vector of lijn die in het vlak wordt getekend weerspiegelt de richting en grootte van elke uitgeoefende kracht en alleen de krachten moeten worden weerspiegeld in het vlak dat onder reële omstandigheden wordt onderworpen aan een lichaam, zoals slepen, zwaartekracht, wrijving of andere.
Ervoor, er moet een probleem zijn om te analyseren, die, onder vereenvoudigde aannames in de grafiek, dit probleem kan worden opgelost door het niveau van beïnvloeding van de uitgeoefende krachten te observeren en te begrijpen.
Advertenties
Voor diagramschetsdoeleinden je kunt tools gebruiken zoals Microsoft Office PowerPoint.
Echter, voor professioneel gebruik waar het nodig is om de grootte van elke kracht in het vlak te specificeren invoeren van de exacte maten van elke vector wordt aanbevolen om te gebruiken hulpmiddelen zoalsgeogebra.
Advertenties
1. Voorbeeld van vrij lichaamsdiagram
Dit is een eenvoudig voorbeeld om een vrijlichaamsdiagram weer te geven waarin in de sectie (naar) In de afbeelding wordt een massa waargenomen die aan een touw hangt.
Op de ophanging werken twee krachten., een van hen is kracht uitgeoefend door het gewicht van het lichaam naar het middelpunt van de aarde door de effecten van de zwaartekracht, die wordt uitgedrukt in de sectie (B) als bijv en de ander is de ander kracht, de spanning in het touw naar boven uitgeoefend om te voorkomen dat de massa valt, uitgedrukt als T3.
Om het in het Cartesiaanse vlak weer te geven, hoef je alleen maar te doen Trek de lijnen in dezelfde hoek en richting waarin elke spankracht wordt uitgeoefend.
Op de ordinaatas wordt een rechte lijn getekend. 37° om de spanning van de snaar weer te geven T1, de lijn van het akkoord wordt op de abscis-as getekend T2 onder een hoek van 53° en de derde snaar wordt verticaal naar beneden getrokken om de spanning van de snaar weer te geven T3 uitgeoefend door het gewicht van de massa.
2. Voorbeeld van vrij lichaamsdiagram
Om de krachten weer te geven die op een lichaam worden uitgeoefend, soms is het nodig om het vliegtuig te draaien om de omstandigheden waaraan het lichaam of de massa wordt blootgesteld correct weer te geven.
In dit specifieke geval is dat zo de krachten waaraan een lichaam wordt blootgesteld onder omstandigheden van een helling, omdat het een auto kan zijn die een hellende straat oprijdt.
Zoals te zien is in de grafiek, is de kracht uitgeoefend door het gewichtbijvnaar het middelpunt van de aarde zal altijd dezelfde rechte en verticale oriëntatie hebben, ongeacht de kantelomstandigheden waaraan het lichaam wordt blootgesteld.
Om te de kracht van de natuurFN, is de kracht die het oppervlak uitoefent op het lichaam dat erop rust, of het nu gaat om een auto op een hellende baan, de auto die de dezelfde loodrechte vorm op het oppervlak.
Ook in dit geval is er wrijvingskrachtffr, of contact, dat wordt gegenereerd tussen het oppervlak van de helling en het lichaam, maar in tegenstelling tot de normale kracht zal dit gebeuren tegengesteld aan de beweging en evenwijdig aan het oppervlak.
3. Voorbeeld van vrij lichaamsdiagram
Opgemerkt moet worden dat om een weergave van een vrijlichaamsdiagram waar er meer dan twee lichamen zijn, is het noodzakelijk om twee afzonderlijke grafieken te maken, om de krachten weer te geven die op elk ervan worden uitgeoefend.
Zoals te zien is in de volgende afbeelding, worden twee lichamen of balken opgehangen aan een katrol, waarin als de een naar beneden gaat, de ander omhoog gaat en vice versa.
In elk van de lichamen of balken die aan het touw hangen, zijn er twee krachten die de trekkracht en gewichtskracht.
Op dezelfde manier wordt deze voorstelling weerspiegeld in de lijnen (a en b), waarbij de kracht van trek en gewicht in tegengestelde richting op de as wordt uitgeoefend EN, zijnde de Spanningskracht vertegenwoordigd als een positieve vector in asEN, en de gewicht sterkte weergegeven met een vector of lijn met negatieve richting op dezelfde asEN.
4. Voorbeeld van vrij lichaamsdiagram
Het volgende diagram toont de grafische weergave van twee lichamen onderworpen aan verschillende krachten in zeer vergelijkbare situaties. Laten we hiervoor de volgende grafiek bekijken:
Zoals te zien is, het lichaam (naar) valt onder fwrijvingskrachten en normaalkrachten wanneer het in contact komt met een oppervlak, wordt het eveneens beïnvloed door de trek- en gewichtskrachten.
Dezelfde situatie doet zich echter niet voor met het lichaam (B) waarin slechts twee tussenbeide komen krachten, de spanning en de kracht van het gewicht.
