כיצד לחשב את המתח של חבל על גלגלת

תוֹכֶן

• הוראות
• איך

המתח במיתר שווה לכוח בשני הקצוות, שעל פי החוק השלישי של ניוטון חייב להיות שווה. אם החבל הוא סטטי, חישוב המתח הוא פשוט יחסית. אם הכוחות בקצות אינם שווים, אז החישוב הופך מסובך יותר.

הוראות

1. חישוב המתח בחבל נמתח על גלגלת כי הטיפים שלה מחזיקים כוח כוח שווה 10 N (ניוטון (N) היא יחידת SI כוח). כל קצה של הקו חייב לתמוך במשקל באופן שווה; אחרת, החבל צריך להתחיל לנוע לצד הכבד ולהפסיק רק לאחר שהגיע לאיזון. לכן, כל סוף הוא מחזיק 5 נ 'דרך החבל, אחד בסוף מושך את השני עם כוח של 5 N והשני מושך אותו בחזרה עם 5 N, כך יש מתח של 5 N.

2. חישוב המתח במיתר אם המשקלים של שני הקצוות אינם שווים - להיות 5 N ו -3 N. צייר את הכוחות המשפיעים על שני הגופים כמו וקטורים. הגוף 3N כוחות כלפי מטה מ 3N וכוח כלפי מעלה מן המתח T. באותו אופן, הגוף השני יש כוח כלפי מטה של ​​5N ומתח T מעלה. יש לציין כי המתח כלפי מעלה בגופים שונה מהכוח כלפי מטה, שכן הוא יהיה כזה רק אם שני המשקולות היו 5 N. מאז אחד שוקל 3 N, יש פחות כוח על החבל, כך הכוח חייב להיות פחות מ 5 N. טיעון דומה מראה שהמתח חייב להיות גבוה מ -3 נ '.

3. הגדר את הנוסחה "F = m.a" לגוף 3 N, משאיר "m.a = T - 3 N". מאז m = 3 N / g, כאשר "g" הוא האצת הכבידה המתמדת של 9.8 m / s², יש למסה (m) של 0.306 ק"ג של הגוף המתאים. כמו כן, המשוואה ואת המסה של הגוף 5 N הוא m.a = 5 N - T, עם m = 0.510 ק"ג. לפיכך, שתי המשוואות הן "0.306 ק"ג x A = T - 3 N" ו - "0.510 ק"ג x = 5 N - T".

   
   

4. שים לב שההאצה (א) זהה עבור שני הגופים, כמו גם עבור המיתרים. הם מאיצים באותו זמן את הצד של הגוף 5 נ 'מאז "T" כבר מופחת משוואה אחת והוסיף אחר, "" הוא שווה בין שתי המשוואות. לכן, ניתן לבטל את המשוואות ולהצטרף אליהם כדי לקבל (T-3 N) / 0.306 ק"ג = (5 N-T) / 0.510 ק"ג. הפתרון תשואות T = 3.75 N, אשר בין 3 N ו 5 N, כפי שדווח בשלב 2.

איך

• יש נוסחה פשוטה עבור המתח T בתצורה לעיל (המכונה המכונה Atwood). אם m1 ו m2 הם מסה של שני גופים, ואז "T = 2 גרם x m1 x m2 / (m1 + m2)". (כמו קודם, "g" היא התאוצה הכבידתית.