Diagram voľného tela je grafické znázornenie, ktoré umožňuje jednoduchým spôsobom znázorniť sily fyziky, ktoré sú pôsobiť na voľné teleso, ako je okrem iného gravitácia, napätie, trenie, reprezentujúce ich v rovinných vektoroch karteziánsky.
Diagram voľného tela, tiež známy ako diagram síl, je grafické znázornenie bežne používané fyzikmi a inžiniermi reprezentovať sily, ktoré pôsobia na určité teleso.
V tomto článku nájdete:
Čo je diagram voľného tela a na čo je užitočný?
Tieto diagramy voľného tela sú grafickou reprezentáciou implementovanou na reprezentáciu fyzikálne sily, ktoré pôsobia na voľné teleso alebo hmotu za určitých podmienok.
Reklamy
Na čo je užitočný diagram voľného tela? Je užitočný v oblasti inžinierstva a štúdia fyziky určiť a špecifikovať vplyv sílako je hmotnosť, gravitácia, napätie, trenieokrem iného vystavením tela určitým podmienkam.
Je široko používaný v inžinierstve na výpočet vplyvu určitých síl na infraštruktúru. a zabrániť ich zrúteniu, čím sa stanú odolnejšími.
Reklamy
Ako sa kreslí diagram voľného tela?
Najprv je potrebné nakresliť schému voľného tela nakreslite náčrt, ktorý graficky znázorňuje sily ktoré sú namáhané na tele alebo hmote.
Z tohto náčrtu sa vykonáva v Kartézska rovina ich grafické znázornenie Vektorové sily.
Reklamy
Každý vektor alebo čiara, ktorá je nakreslená v rovine odráža smer a veľkosť každej vynaloženej sily a len sily sa musia odrážať v rovine že za reálnych okolností podlieha telu, ako je odpor, gravitácia, trenie alebo iné.
Pre to, musí existovať problém na analýzu, ktorý za zjednodušených predpokladov v grafe možno tento problém vyriešiť pozorovaním a pochopením úrovne ovplyvnenia vynaložených síl.
Reklamy
Pre účely náčrtu diagramu môžete použiť nástroje ako napr Microsoft Office PowerPoint.
však pre profesionálne použitie kde je potrebné špecifikovať veľkosť každej sily v rovine zadanie presných mier z každého vektora sa odporúča použiť nástroje akogeogebra.
Reklamy
1. Príklad diagramu voľného tela
Toto je jednoduchý príklad na znázornenie diagramu voľného tela, v ktorom v sekcii (komu) Na obrázku je pozorovaná hmota zavesená na lane.
Na zavesenie pôsobia dve sily., jedným z nich je sila vyvíjaná hmotnosťou z telesa do stredu zeme účinkami gravitácie, ktorá je vyjadrená v reze (b) ako fg a ten druhý je ten druhý sila, napätie v lane pôsobí smerom nahor, aby sa zabránilo pádu hmoty vyjadrenej ako T3.
Na to, aby ste to znázornili v karteziánskej rovine, stačí urobiť Nakreslite čiary pod rovnakým uhlom a smerom, v ktorom pôsobí každá napínacia sila.
Na zvislej osi je nakreslená priamka. 37° reprezentovať napätie struny T1, čiara tetivy je nakreslená na osi x T2 pod uhlom 53° a tretia struna je natiahnutá zvisle nadol, aby predstavovala napätie struny T3 vyvíjaný hmotnosťou hmoty.
2. Príklad diagramu voľného tela
Aby sme znázornili sily pôsobiace na teleso, niekedy je potrebné otočiť rovinu aby správne reprezentovali podmienky, ktorým je telo alebo hmota vystavená.
V tomto konkrétnom prípade je sily, ktorým je teleso vystavené v podmienkach sklonu, ako by to mohlo byť auto idúce po naklonenej ulici.
Ako je vidieť na grafe, sila vyvíjaná hmotnosťoufgsmerom k stredu zeme bude mať vždy rovnakú priamu a vertikálnu orientáciu, bez ohľadu na podmienky nakláňania, ktorým je telo vystavené.
Pokiaľ ide o sila prírodyFN, je sila, ktorou povrch pôsobí na telo, ktoré na ňom spočíva, či už ide o auto na naklonenej trati, auto berúce rovnaký kolmý tvar k povrchu.
Aj v tomto prípade existuje trecia silaffr, alebo kontakt, ktorý vzniká medzi povrchom svahu a telesom, ale na rozdiel od normálovej sily to tak bude oproti pohybu a rovnobežne s povrchom.
3. Príklad diagramu voľného tela
Treba poznamenať, že na vytvorenie a znázornenie diagramu voľného telesa, kde sú viac ako dve telesá, je potrebné urobiť dva samostatné grafy, aby sa znázornili sily, ktoré na každého z nich pôsobia.
Ako je možné vidieť na nasledujúcom obrázku, dve telesá alebo nosníky sú zavesené na kladke, v ktorom ako jeden klesá, druhý stúpa a naopak.
V každom z telies alebo nosníkov zavesených na lane sú dve sily, ktoré sú ťahová sila a sila závažia.
Rovnakým spôsobom sa táto reprezentácia odráža v čiarach (a a b), v ktorom sila napätia a hmotnosti pôsobí na os v opačnom smere A, byť tým napínacia sila zastúpená ako a kladný vektor v osiA, a pevnosť hmotnosti reprezentované vektorom alebo čiarou s záporný smer na tej istej osiA.
4. Príklad diagramu voľného tela
Nasledujúci diagram znázorňuje grafické znázornenie dve telesá vystavené rôznym silám vo veľmi podobných situáciách. Aby sme to dosiahli, pozrime sa na nasledujúci graf:
Ako vidno, telo (komu) podlieha ftrecie sily a normálové sily pri kontakte s povrchom je tiež ovplyvnený ťahové a hmotnostné sily.
Rovnaká situácia však nenastáva pri tele (b) do ktorých zasahujú len dvaja sily, napätie a sila závažia.
