Hur hittar man nettokraft?
För att hitta nettokraft, börja med att rita ett diagram över föremålet som påverkas, inklusive pilar för att representera alla de krafter som verkar på det som listas i problemet. Gör sedan alla pilar som pekar uppåt eller åt höger positiva och pilarna pekar nedåt eller åt vänster negativa. Därefter märker du alla krafterna i problemet, liksom tyngdkraften, som är lika med -20 newton, och den normala kraften, som är lika med 20 newton. Slutligen summera storleken på alla krafter för att hitta nettokraften. För att lära dig hur man beräknar diagonalkraften, bläddra ner!
Att skissa ett enkelt kraftdiagram och se till att alla krafter är märkta och i rätt riktning gör beräkning av nettokraft till en vind.
Nettokraft är den totala mängden kraft som verkar på ett objekt när du tar hänsyn till både storlek och riktning. Ett objekt med en nettokraft på noll är stillastående. En obalanserad kraft, eller nettokraft av en storlek som är större än eller mindre än noll, leder till acceleration av objektet. När du har beräknat eller mätt i storleken av en kraft, kombinera dem för att hitta den resulterande kraften är enkel. Att skissa ett enkelt kraftdiagram och se till att alla krafter är märkta och i rätt riktning gör beräkning av nettokraft till en vind.
Del 1 av 2: bestämning av nettokraft
- 1Rita ett frikroppsdiagram. Ett frikroppsdiagram är en snabb skiss av ett objekt som illustrerar alla de krafter som verkar på det och den riktning dessa krafter verkar. Läs igenom problemet och rita en enkel skiss av det aktuella föremålet och pilarna som representerar varje kraft som verkar på det föremålet.
- Till exempel: Beräkna nettokraften för ett objekt som väger 20 N som sitter på ett bord och trycks mot höger med 5 N kraft, men förblir still på grund av en friktionskraft på 5 N.
- 2Upprätta de positiva och negativa riktningarna för krafter. Standarden är att ställa in pilar som pekar uppåt eller till höger som positiva och pilar som pekar nedåt eller åt vänster som negativa. Kom ihåg att du kan ha flera krafter som arbetar i samma riktning. Krafter som står emot varandra kommer alltid att ha motsatta tecken (ett positivt, ett negativt).
- Om du arbetar med flera kraftdiagram, se till att du håller riktningarna hela tiden.
- Märk storleken på varje kraft med ett "+" eller "-" tecken baserat på pilens riktning i kraftdiagrammet.
- Till exempel: Gravitationskraften är en nedåtgående kraft som gör den negativ. Den normala kraften är uppåt vilket gör den positiv. Tryckkraften är till höger vilket gör den positiv, medan friktionskraften verkar mot denna kraft mot vänster (negativ).
När du väl har beräknat eller mätt storleken på en kraft är det enkelt att kombinera dem för att hitta nettokraften. - 3Märk alla krafter. Var noga med att märka alla de krafter som verkar på objektet. När ett objekt som vilar på en yta finns det en nedåtriktad kraft av gravitation (F g) och en lika stor kraft i den motsatta riktningen kallas normalkraften (F n). Förutom dessa två krafter, märk resten av de krafter som anges i problemet. Skriv storleken på varje kraft i Newton bredvid den angivna etiketten.
- Ett vanligt sätt att märka krafter är med stora bokstäver F och ett underskrift av kraftens första bokstav. Till exempel, om det finns en kraft på grund av friktion, märk den F f.
- Kraft på grund av gravitation: F g = -20 N
- Normal kraft: F n = +20 N
- Friktionskraft: F f = -5 N
- Tryckkraft: F p = +5 N
- 4Summa storleken på alla krafter. Nu när du har märkt alla krafter med både en riktning och storlek, behöver du bara lägga till dem alla. Skriv en ekvation för nettokraft (F netto) där F netto är lika med summan av alla krafter som verkar på objektet.
- Till exempel: F net = F g + F n + F f + F p = -20 + 20 -5 + 5 = 0 N. Eftersom nätkraften är 0 N är objektet stillastående.
Del 2 av 2: beräkning av diagonalkraft
- 1Skissa ett kraftdiagram. När du har en diagonal kraft som verkar i en vinkel på objektet måste du hitta de vågräta (F x) och vertikala (F y) komponenterna för att hitta dess storlek. Du måste använda trigonometri och riktningsvinkeln (vanligtvis θ "theta"). Riktningsvinkeln θ mäts alltid moturs från den positiva x-axeln.
- Rita kraftdiagrammet inklusive diagonalkraftens vinkel.
- Skissa varje pil i rätt riktning som kraften verkar och märk den med rätt storlek.
- Exempel: Skissa diagrammet för ett 10 N-objekt som upplever en 25 N-kraft uppåt och åt höger i en vinkel på 45°. Det finns också en friktionskraft till vänster om 10 N.
- Krafterna inkluderar: F g = -10 N, F n = + 10 N, F p = 25 N, F f = -10 N.
En obalanserad kraft, eller nettokraft av en storlek som är större än eller mindre än noll, leder till acceleration av objektet. - 2Beräkna f x och f y med de tre grundläggande trigonometriska förhållandena (SOH CAH TOA). Med hjälp av den diagonala kraften (F) som hypotenusen för en höger triangel och F x och F y som benen för den triangeln kan du beräkna var och en i tur och ordning.
- Kom ihåg, CAH: cosinus (θ) = intilliggande / hypotenus. F x = cos θ * F = cos (45°) * 25 = 17,68 N.
- Kom ihåg, SOH: sinus (θ) = motsatt / hypotenus. F y = sin θ * F = sin (45°) * 25 = 17,68 N.
- Observera att det kan finnas flera diagonala krafter som verkar på ett objekt samtidigt, så du måste hitta F x och F y för varje kraft i problemet. Summa sedan F x- värdena för att erhålla den totala kraften i den horisontella riktningen och summera F y- värdena för den totala kraften i vertikal riktning.
- 3Rita om kraftdiagrammet. Nu när du har beräknat de enskilda horisontella och vertikala komponenterna i diagonalkraften kan du skissa ett nytt kraftdiagram som representerar dessa krafter. Radera diagonalkraften och dra istället pilarna för de enskilda horisontella och vertikala storheterna.
- Till exempel, istället för en diagonalkraft, kommer diagrammet nu att ha en vertikal kraft som pekar uppåt med en storlek av 17,68 N och en horisontell kraft som pekar åt höger med en storlek av 17,68 N.
- 4Summa alla krafterna i x- och y-riktningarna. När du har ritat ett nytt kraftdiagram beräknar du nettokraften (F netto) genom att lägga samman alla de horisontella krafterna och alla de vertikala krafterna tillsammans. Kom ihåg att hålla alla riktningarna för vektorerna konsekventa genom hela problemet.
- Till exempel: Horisontella vektorer är alla krafter längs x-axeln: F netx = 17,68 - 10 = 7,68 N.
- Vertikala vektorer är alla krafter längs y-axeln: F nety = 17,68 + 10 - 10 = 17,68 N.
Till exempel: Beräkna nettokraften för ett objekt som väger 20 N som sitter på ett bord och trycks mot höger med 5 N kraft, men förblir still på grund av en friktionskraft på 5 N. - 5Beräkna storleken på nettokraftvektorn. I detta skede har du två krafter: en i x-riktningen och en i y-riktningen. Kraftvektorns storlek är hypotenusen i triangeln som bildas av dessa två komponentvektorer. Använd helt enkelt Pythagoras teorem för att beräkna hypotenusen: F net = √ (F netx 2 + F nety 2).
- Till exempel: F netx = 7,68 N och F nety = 17,68 N.
- Anslut till ekvation: F net = √ (F netx 2 + F nety 2) = √ (7,682 + 17,682)
- Lös: F netto = √ (7,682 + 17,682) = √ (58,98 + 35,36) = √94,34 = 9,71 N.
- Kraftens storlek är 9,71 N i en diagonal upp och till höger.
Läs också: Hur man blandar ljus för att skapa färger?
Frågor och svar
- Kan en vikt vara negativ?Det beror på. Vikt bör vara massan multiplicerad med tyngdkraften. Om tyngdkraften visas som pekar nedåt kan den ibland skrivas i vektorform som ett negativt tal, och då skulle du få en negativ vikt. Massan kan dock inte vara negativ och vikten kan bara vara i negativ riktning.
