Hur ritar man ett frikroppsdiagram?
För att rita ett fritt kroppsdiagram, börja med att skissa en enkel representation av kroppen du vill göra diagrammet för, som en kvadrat för att representera en ruta. Rita sedan pilar på formen som visar de krafter som verkar på objektet. Rita till exempel en nedåtpil för att ange vikten på objektet, eftersom tyngdkraften drar objektet nedåt. Rita sedan linjer för de andra krafterna, till exempel en pil i sidled för att indikera en tryckkraft. Slutligen märk varje pil med den kraft den representerar och storleken på den kraften. Om du vill lära dig att konvertera ett objekts vikt till Newtons of force, läs vidare!
Ett frikroppsdiagram är en visuell representation av ett objekt och alla externa krafter som verkar på det, så för att rita ett måste du få denna information beräknad. De är mycket viktiga för att arbeta inom ingenjörs- eller fysikproblemlösning eftersom att rita dem hjälper dig att förstå vad som händer i ett problem. Ett frikroppsdiagram kan ritas mycket enkelt med fyrkanter och pilar, eller så kan du göra det mycket mer komplext. Det enda kravet är att du eller någon annan som tittar på det ska kunna förstå vad diagrammet säger.
Ett frikroppsdiagram (FBD) är en representation av ett visst objekt som visar alla externa krafter som verkar på det. FBD är mycket hjälpsamma vid teknik- och fysikproblemlösning.
Del 1 av 2: skapa en grundläggande fbd
- 1Identifiera kroppen / objektet du vill göra en FBD av.
- Exempel: En man skjuter en låda på 10 kg på ett grovt golv med en friktionskoefficient på µ = 0,6 genom att applicera en 20N-kraft. Du väljer vår kropp för att vara rutan.
- 2Rita en enkel framställning av kroppen.
- Exempel: Gör en fyrkant för att representera rutan.
- 3Tänk på vilka krafter som verkar på kroppen.
- Exempel: Dessa är (1) föremålets vikt, (2) manens tryckkraft, (3) den normala kraften som appliceras av golvet och (4) friktionskraften på grund av det grova golvet.
- 4Rita krafterna en efter en med hjälp av pilar som pekar på kraftens riktning. Börja alltid med vikten eftersom alla föremål har vikt.
- Exempel: (1) För vikten, rita en pil som pekar nedåt eftersom vikten är dragkraften för jordens tyngdkraft, som alltid är nedåt.
- 5Rita de återstående krafterna.
- Exempel: (2) Rita en pil som följer tryckkraftens riktning. (3) Rita en pil som pekar uppåt för den normala kraften eftersom den alltid ska vara vinkelrät mot golvet. (4) Rita en pil som är motsatt lådans rörelseriktning för friktionen.
- 6Märk dina krafter ordentligt och din grundläggande FBD är klar! Men om du vill ange styrkan, kan du fortsätta till följande steg.
Del 2 av 2: lägga till styrkornas storlek
- 1
- 2Lägg till tryckkrafterna. Storleken på den tryckkraft som tillämpas av mannen ges som 20N. Skriv detta bredvid respektive pil.
- 3Lägg till den normala kraften. Den normala kraften är lika med storleken på vikten som verkar vinkelrätt mot golvet. I detta fall verkar hela vikten vinkelrätt mot golvet, därför är N och W lika stora. Så, N = 98,1N. Skriv detta bredvid respektive pil.
- 4Lägg till friktionskraften. Friktionskraften ges med formeln: f = µ * N. Därför är f = 0,6 * (98,1N) = 58,86N. Skriv detta bredvid respektive pil.
- Nu när alla krafter är representerade med sin riktning och storlek är din FBD redo för vidare ingenjörs- eller fysikanalys!
- Forskning om andra krafter som kan appliceras på en kropp (t.ex. spänningskraft).
Frågor och svar
- Hur beräknar jag friktionens storlek?Friktionens storlek (f) = μN (μ = Friktionskoefficienten, N = Normal kraft). μ beror på ytan där kroppen rör sig. Normal kraftvärde kommer att vara i "de flesta tillfällen" lika med vikten av objektet (mg).
- Vilka är de bästa ekvationerna för att lösa ett frikroppsdiagram?Beroende på typen av frikroppsdiagram kommer det att finnas många olika ekvationer som används. Newtons andra lag, Hookes lag och statiska friktionsformler är alla användbara.
- Hur hittar jag acceleration och åtgärdsreaktionskraft?Eftersom Free Body Diagram visar krafterna kan du använda ekvationen F = ma om du känner till massan. F är kraften, M är massan och A är accelerationen. Handlingsreaktionskrafterna är lika med varandra och är i motsatta riktningar.
- En man använder en kraft på 450 N för att skjuta en låda med en massa på 900 kg över ett vågrätt golv. Hur kan detta beräknas?F = ma; m = 900 kg, a = xm / sek. A = f / m; a = 450/900 = 0,5 m / sek. Därför är accelerationen 0,5 m / s.
- Hur ritar jag ett fritt kroppskraftsdiagram?
- Finns det en metod för att rita fria kroppsdiagram i olika plan?
- Hur ritar jag ett fritt kroppsdiagram över en pojke som drar skrivbordet med en kraft på 70 N. Det finns en kraft på 20 N.
