כיצד למצוא כוח נטו?
כדי למצוא כוח נטו, התחל בציור תרשים של האובייקט שעליו פועלים, כולל חצים לייצוג כל הכוחות הפועלים עליו שמופיעים בבעיה. לאחר מכן, הפוך את כל החצים המצביעים כלפי מעלה או ימינה לחיוביים, ואת החצים המצביעים כלפי מטה או שמאלה לשליליים. לאחר מכן, תייג את כל הכוחות בבעיה, כמו גם את כוח הכבידה, השווה ל- 20 ניוטון, ואת הכוח הרגיל, השווה ל- 20 ניוטונים. לסיום, סכם את גודל כל הכוחות למציאת הכוח הנקי. כדי ללמוד כיצד לחשב כוח אלכסוני, גלול מטה!
שרטוט דיאגרמת כוח פשוטה וודא שכל הכוחות מתויגים ובכיוון הנכון הופכים את חישוב הכוח הנקי למשב רוח.
כוח נטו הוא כמות הכוח הכוללת הפועלת על אובייקט כאשר לוקחים בחשבון גם את הכיוון וגם את הכיוון. אובייקט בעל כוח אפס נטו הוא נייח. כוח לא מאוזן, או כוח נטו בסדר גודל גדול מאפס או פחות, מוביל להאצת האובייקט. לאחר שחישבתם או מדדתם את גודל הכוח, שילוב ביניהם למציאת הכוח הנקי הוא פשוט. להתווית תרשים כוח פשוט מוודא כל הכוחות מסומנים וגם בכיוון הנכון עושה חישוב כוח שקול רוח.
חלק 1 מתוך 2: קביעת כוח נטו
- 1צייר דיאגרמת גוף חופשית. דיאגרמת גוף חופשי הוא סקיצה מהירה של אובייקט הממחיש את כל הכוחות הפועלים עליו ואת הכיוון כוחות אלה פועלים. קרא את הבעיה ושרטט שרטוט פשוט של האובייקט המדובר והחצים המייצגים כל כוח הפועל על אותו אובייקט.
- לדוגמא: חשב את הכוח הנקי של אובייקט במשקל 20 N היושב על שולחן שנדחק ימינה עם 5 N כוח, אך נשאר בשקט בגלל כוח חיכוך של 5 N.
- 2קבעו כיוונים חיוביים ושליליים של כוחות. הסטנדרט הוא לקבוע חצים המצביעים כלפי מעלה או ימינה כחיוביים וחצים המצביעים כלפי מטה או שמאלה כשליליים. זכור, אתה יכול להיות בעל כוחות מרובים הפועלים באותו כיוון. לכוחות שמתנגדים זה לזה תמיד יהיו סימנים הפוכים (אחד חיובי, אחד שלילי).
- אם אתה עובד עם דיאגרמות כוח מרובות, הקפד לשמור על הוראות עקביות לאורך כל הדרך.
- תייג את גודל כל כוח בעזרת סימן "+" או "-" בהתבסס על כיוון החץ שציירת בתרשים הכוח.
- לדוגמא: כוח הכבידה הוא כוח כלפי מטה ההופך אותו לשלילי. הכוח הרגיל הוא כלפי מעלה והופך אותו לחיובי. כוח הדחיפה הוא ימינה והופך אותו לחיובי, בעוד שכוח החיכוך פועל להתנגד לכוח זה כלפי שמאל (שלילי).
לאחר שחישבתם או מדדתם את גודל הכוח, שילוב ביניהם למציאת הכוח הנקי הוא פשוט. - 3תייג את כל הכוחות. הקפד לתייג את כל הכוחות הפועלים על האובייקט. כאשר אובייקט נח על משטח יש כוח כוח משיכה כלפי מטה (F g) וכוח שווה בכיוון ההפוך הנקרא הכוח הרגיל (F n). בנוסף לשני הכוחות הללו, תייג את שאר הכוחות האמורים בבעיה. כתוב את גודל כל כוח בניוטון לצד התווית הנתונה.
- דרך סטנדרטית לתייג כוחות היא באמצעות F וכתב תו של האות הראשונה של הכוח. לדוגמא, אם יש כוח עקב חיכוך, תייג אותו F f.
- כוח עקב כוח המשיכה: F g = -20 N
- כוח רגיל: F n = +20 N
- כוח חיכוך: F f = -5 N
- כוח דחיפה: F p = +5 N
- 4סכם את גודל כל הכוחות. עכשיו כשסימנתם את כל הכוחות גם בכיוון וגם בעוצמה, עליכם רק להוסיף את כולם יחד. כתוב משוואה לכוח נטו (F net) כאשר F net שווה לסכום כל הכוחות הפועלים על האובייקט.
- לדוגמא: F net = F g + F n + F f + F p = -20 + 20 -5 + 5 = 0 N. מכיוון שכוח הרשת הוא 0 N, האובייקט הוא נייח.
חלק 2 מתוך 2: חישוב כוח אלכסוני
- 1שרטט תרשים כוח. כשיש לך כוח אלכסוני הפועל בזווית על האובייקט, עליך למצוא את הרכיבים האופקיים (F x) והאנכיים (F y) של הכוח כדי למצוא את גודלו. יהיה עליכם להשתמש בטריגונומטריה ובזווית הכיוונית (בדרך כלל "תטא"). זווית הכיוון θ נמדדת תמיד נגד כיוון השעון מציר ה- x החיובי.
- שרטטו את תרשים הכוח כולל זווית הכוח האלכסוני.
- שרטט כל חץ לכיוון הנכון בו הכוח פועל ותייג אותו בגודל המתאים.
- לדוגמא: שרטט את התרשים לאובייקט 10 N החווה כוח 25 N מעלה ימינה בזווית של 45°. יש גם כוח חיכוך משמאל ל 10 N.
- הכוחות כוללים: F g = -10 N, F n = + 10 N, F p = 25 N, F f = -10 N.
כוח לא מאוזן, או כוח נטו בסדר גודל גדול מאפס או פחות, מוביל להאצת האובייקט. - 2חשב f x ו- f y באמצעות שלושת היחסים הטריגונומטריים הבסיסיים (SOH CAH TOA). באמצעות הכוח האלכסוני (F) כהיפות של משולש ימני ו- F x ו- F y כרגליים של אותו משולש, תוכלו לחשב כל אחד בתורו.
- זכור, CAH: קוסינוס (θ) = צמוד / היפוטנוזה. F x = cos θ * F = cos (45°) * 25 = 17,68 N.
- זכור, SOH: סינוס (θ) = הפוך / היפוטנוזה. F y = sin θ * F = sin (45°) * 25 = 17,68 N.
- שים לב כי ייתכן שיש כוחות אלכסוניים מרובים הפועלים על עצם בו זמנית, כך שיהיה עליך למצוא את F x ו- F y של כל כוח בבעיה. ואז סכם את ערכי F x כדי להשיג את הכוח הכולל בכיוון האופקי וסכם את ערכי F y עבור הכוח הכולל בכיוון האנכי.
- 3שרטט מחדש את דיאגרמת הכוח. כעת, לאחר שחישבתם את המרכיבים האופקיים והאנכיים הנפרדים של הכוח האלכסוני, תוכלו לשרטט תרשים כוח חדש המייצג כוחות אלה. מחק את הכוח האלכסוני ובמקום זאת, צייר את החצים לגודל האופקי והאנכי האישי.
- לדוגמא, במקום כוח אלכסוני אחד, כעת בתרשים יהיה כוח אנכי אחד שמצביע מעלה בעוצמה 17,68 N וכוח אופקי אחד שמצביע ימינה בעוצמה 17,68 N.
- 4סכם את כל הכוחות בכיווני x ו- y. לאחר ששרטטת תרשים כוח חדש, חישב את הכוח הנקי (F net) על ידי הוספת כל הכוחות האופקיים יחד וכל הכוחות האנכיים יחד. זכור לשמור על כל כיווני הווקטורים עקביים לאורך הבעיה.
- לדוגמא: וקטורים אופקיים הם כולם כוחות לאורך ציר x: F netx = 17,68 - 10 = 7,68 N.
- וקטורים אנכיים הם כולם כוחות לאורך ציר y: F nety = 17,68 + 10 - 10 = 17,68 N.
לדוגמא: חשב את הכוח הנקי של אובייקט במשקל 20 N היושב על שולחן שנדחק ימינה עם 5 N כוח, אך נשאר בשקט בגלל כוח חיכוך של 5 N. - 5חשב את גודל וקטור הכוח נטו. בשלב זה יש לך שני כוחות: אחד בכיוון x ואחד בכיוון y. גודל וקטור הכוח הוא ההיפוטנוזה של המשולש שנוצר על ידי שני הווקטורים המרכיבים הללו. כל שעליך לעשות הוא להשתמש במשפט פיתגורס לחישוב ההיפוטנוזה: F net = √ (F netx 2 + F nety 2).
- לדוגמא: F netx = 7,68 N ו- F nety = 17,68 N.
- חבר למשוואה: F net = √ (F netx 2 + F nety 2) = √ (7,682 + 17,682)
- לפתור: F נטו = √ (7,682 + 17,682) = √ (58,98 + 35,36) = √94,34 = 9,71 נ
- גודל הכוח הוא 9,71 N באלכסון למעלה ולצד ימין.
שאלות ותשובות
- האם משקל יכול להיות שלילי?זה תלוי. המשקל צריך להיות המסה המוכפלת בכוח המשיכה. אם כוח הכבידה מיוצג כמצביע כלפי מטה, לפעמים זה יכול להיות כתוב בצורה וקטורית כמספר שלילי ואז תקבל משקל שלילי. עם זאת, המסה לא יכולה להיות שלילית, והמשקל יכול להיות רק בכיוון שלילי.
