Ako zistiť čistú silu: 9 krokov (s obrázkami)

Čistá sila je celková veľkosť sily pôsobiacej na objekt, keď zohľadníte jej veľkosť aj smer. Objekt s nulovou čistou silou je nehybný. Nevyvážená sila alebo čistá sila s veľkosťou väčšou alebo menšou ako nula vedie k zrýchleniu objektu.[1]
Po vypočítaní alebo zmeraní veľkosti sily je ich kombinácia na zistenie čistej sily jednoduchá. Nakreslenie jednoduchého diagramu síl a uistenie sa, že všetky sily sú označené a majú správny smer, uľahčuje výpočet čistej sily.

Časť 1 z 2:Určenie čistej sily


Nakreslite diagram voľného telesa. Diagram voľného telesa je rýchly náčrt objektu, ktorý znázorňuje všetky sily pôsobiace na objekt a smer, ktorým tieto sily pôsobia. Prečítajte si úlohu a nakreslite jednoduchý náčrt daného objektu a šípky predstavujúce každú silu pôsobiacu na tento objekt.[2]

  • Napríklad: Vypočítajte čistú silu predmetu s hmotnosťou 20 N, ktorý leží na stole a je tlačený smerom doprava silou 5 N, ale zostáva v pokoji kvôli trecej sile 5 N.


Určite kladný a záporný smer síl. Štandardom je nastavenie šípok smerujúcich nahor alebo doprava ako pozitívnych a šípok smerujúcich nadol alebo doľava ako negatívnych. Nezabudnite, že v tom istom smere môže pôsobiť viacero síl. Sily, ktoré si navzájom odporujú, budú mať vždy opačné znamienka (jedna kladná, druhá záporná).[3]

  • Ak pracujete s viacerými diagramami síl, dbajte na to, aby ste v nich zachovali rovnaké smery.
  • Veľkosť každej sily označte znamienkom „+“ alebo „-“ podľa smeru šípky, ktorú ste nakreslili na silovom diagrame.
  • Napríklad: Gravitačná sila je sila smerujúca nadol, takže je záporná. Normálová sila smeruje nahor, takže je kladná. Tlaková sila pôsobí doprava, takže je kladná, zatiaľ čo trecia sila pôsobí proti tejto sile smerom doľava (záporne).


Označte všetky sily. Nezabudnite označiť všetky sily, ktoré pôsobia na objekt. Keď predmet spočíva na povrchu, pôsobí naň gravitačná sila smerom nadol (Fg) a rovnakú silu v opačnom smere nazývanú normálová sila (Fn). Okrem týchto dvoch síl označte aj ostatné sily uvedené v úlohe. Napíšte veľkosť každej sily v newtonoch vedľa daného označenia.[4]

  • Štandardný spôsob označovania síl je veľké F a dolný index prvého písmena sily. Ak napríklad existuje sila spôsobená trením, označte ju Ff.
  • Sila spôsobená gravitáciou: Fg = -20 N
  • Normálová sila: Fn = +20 N
  • Trecia sila: Ff = -5 N
  • Tlaková sila: Fp = +5 N


Súčet veľkostí všetkých síl. Teraz, keď ste všetky sily označili smerom aj veľkosťou, stačí ich všetky sčítať. Napíšte rovnicu pre čistú silu (Fnet), kde Fnet sa rovná súčtu všetkých síl pôsobiacich na predmet.[5]

  • Napríklad: Fnet = Fg + Fn + Ff + Fp = -20 + 20 -5 + 5 = 0 N. Keďže čistá sila je 0 N, objekt je nehybný.

Časť 2 z 2:Výpočet diagonálnej sily


Nakreslite diagram síl. Ak máte diagonálnu silu, ktorá pôsobí na objekt pod uhlom, musíte nájsť horizontálnu (Fx) a vertikálne (Fy) zložky sily, aby sme zistili jej veľkosť. Budete musieť použiť trigonometriu a smerový uhol (zvyčajne θ „theta“). Smerový uhol θ sa vždy meria proti smeru hodinových ručičiek od kladnej osi x.[6]

  • Nakreslite diagram síl vrátane uhla diagonálnej sily.
  • Nakreslite každú šípku v správnom smere, ktorým sila pôsobí, a označte ju správnou veľkosťou.
  • Napríklad: Nakreslite diagram pre predmet s hmotnosťou 10 N, na ktorý pôsobí sila 25 N smerom hore a doprava pod uhlom 45°. Naľavo pôsobí aj trecia sila 10 N.
  • Medzi sily patria: Fg = -10 N, Fn = + 10 N, Fp = 25 N, Ff = -10 N.


Vypočítajte Fx a Fy pomocou tri základné trigonometrické pomery (SOH CAH TOA). Použitie sily na uhlopriečke (F) ako hypotenzy pravouhlého trojuholníka a Fx a Fy ako ramená tohto trojuholníka, môžete postupne vypočítať každú z nich.[7]

  • Nezabudnite, CAH: kosínus(θ) = priľahlá/hypotenuse. Fx = cos θ * F = cos(45°) * 25 = 17.68 N.
  • Pamätajte si, SOH: sínus(θ) = protiľahlá/hypotenusa. Fy = sin θ * F = sin(45°) * 25 = 17.68 N.
  • Všimnite si, že na objekt môže súčasne pôsobiť viac diagonálnych síl, takže budete musieť nájsť Fx a Fy každej sily v úlohe. Potom spočítajte Fx hodnoty, aby ste získali celkovú silu vo vodorovnom smere, a spočítajte Fy hodnoty pre celkovú silu vo vertikálnom smere.


Prekreslite diagram síl. Teraz, keď ste vypočítali jednotlivé vodorovné a zvislé zložky diagonálnej sily, môžete načrtnúť nový silový diagram znázorňujúci tieto sily. Vymažte diagonálu sily a namiesto nej nakreslite šípky pre jednotlivé horizontálne a vertikálne veľkosti.

  • Napríklad namiesto jednej diagonálnej sily bude teraz v diagrame jedna vertikálna sila smerujúca nahor s veľkosťou 17.68 N a jednu vodorovnú silu smerujúcu doprava s veľkosťou 17.68 N.


Súčet všetkých síl v smeroch x a y. Po nakreslení nového silového diagramu vypočítajte čistú silu (Fčistá) Sčítaním všetkých horizontálnych síl spolu a všetkých vertikálnych síl spolu. Nezabudnite, aby všetky smery vektorov boli v celej úlohe konzistentné.

  • Napríklad: Vodorovné vektory sú všetky sily pozdĺž osi x: Fnetx = 17.68 – 10 = 7.68 N.
  • Zvislé vektory sú všetky sily pozdĺž osi y: Fnety = 17.68 + 10 – 10 = 17.68 N.

  • Vypočítajte veľkosť vektora čistej sily. V tejto fáze máte dve sily: jednu v smere osi x a jednu v smere osi y. Veľkosť vektora sily je prepona trojuholníka vytvoreného týmito dvoma zložkovými vektormi. Na výpočet hypotenzie jednoducho použite Pytagorovu vetu: Fnet = √ (Fnetx2 + Fnety2).[8]

    • Napríklad: Fnetx = 7.68 N a Fnety = 17.68 N
    • Doplňte do rovnice: Fnet = √ (Fnetx2 + Fnety2) = √ (7.682 + 17.682)
    • Riešte: Fnet = √ (7.682 + 17.682) = √(58.98 + 35.36) = √94.34 = 9.71 N.
    • Veľkosť sily je 9.71 N v diagonále nahor a doprava.
  • Odkazy