Περιεχόμενο
Η ένταση σε μια χορδή είναι ίση με τη δύναμη και στις δύο άκρες, η οποία, σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, πρέπει να είναι ίση. Εάν το σχοινί είναι στατικό, ο υπολογισμός της τάσης είναι σχετικά απλός. Εάν οι δυνάμεις στα άκρα δεν είναι ίσες, τότε ο υπολογισμός γίνεται πιο περίπλοκος.
Οδηγίες
-
Υπολογίστε την τάση σε ένα σχοινί που τεντώνεται πάνω από μια τροχαλία, ώστε οι άκρες του να κρατούν ένα βάρος δύναμης ίσο με 10 N (η Newton (N) είναι η μονάδα SI για δύναμη). Κάθε άκρο της γραμμής πρέπει να υποστηρίζει το βάρος ομοιόμορφα. διαφορετικά, το σχοινί πρέπει να αρχίσει να μετακινείται προς την βαρύτερη πλευρά και να σταματά μόνο μετά την επίτευξη ισορροπίας. Έτσι, κάθε άκρο συγκρατεί 5 Ν. Μέσα από το σχοινί, το ένα άκρο τραβά το άλλο με δύναμη 5 Ν και το άλλο τραβάει πίσω με 5 Ν, έτσι ώστε να έχει τάση 5 Ν.
-
Υπολογίστε την τάση σε μια συμβολοσειρά αν τα βάρη των δύο άκρων δεν είναι ίσα - είναι 5 Ν και 3 Ν. Σχεδιάστε τις δυνάμεις που επηρεάζουν τα δύο σώματα ως φορείς. Το σώμα 3Ν πιέζει προς τα κάτω από το 3Ν και μια δύναμη προς τα πάνω από την τάση Τ. Με τον ίδιο τρόπο, το άλλο σώμα έχει δύναμη προς τα κάτω 5Ν και τάση Τ προς τα πάνω. Σημειώστε ότι η τάση προς τα πάνω των σωμάτων είναι διαφορετική από την προς τα κάτω δύναμη, διότι θα ήταν τέτοια μόνο αν και τα δύο βάρη ήταν 5Ν. Δεδομένου ότι το ένα ζυγίζει 3Ν, υπάρχει μικρότερη δύναμη στο σχοινί, οπότε η δύναμη πρέπει να είναι μικρότερη από 5Ν. δείχνει ότι η τάση πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 3 Ν.
-
Ορίστε τον τύπο "F = m.a" στο σώμα 3 N, αφήνοντας "m.a = T - 3 N". Δεδομένου ότι m = 3 N / g, όπου "g" είναι η σταθερή βαρυτική επιτάχυνση 9,8 m / s², το ένα έχει τη μάζα (m) 0,306 kg του αντίστοιχου σώματος. Ομοίως, η εξίσωση και η μάζα του σώματος 5 N είναι m.a = 5 N - T, με m = 0,510 kg. Έτσι, οι δύο εξισώσεις είναι "0,306 kg x a = T - 3 N" και "0,510 kg x a = 5 N - T".
-
Σημειώστε ότι η επιτάχυνση (a) είναι η ίδια και για τα δύο σώματα καθώς και για τις χορδές. Επιταχύνουν ταυτόχρονα στην πλευρά του σώματος 5 N. Δεδομένου ότι το "Τ" έχει αφαιρεθεί από μια εξίσωση και προστεθεί σε μια άλλη, το "a" είναι ίσο μεταξύ των δύο εξισώσεων. Έτσι, είναι δυνατόν να εξαλειφθούν οι εξισώσεις και να συνδυαστούν για να ληφθούν (Τ-3Ν) / 0,306kg = (5Ν-Τ) / 0,510kg. Το διάλυμα αποδίδει Τ = 3,75 Ν, το οποίο είναι μεταξύ 3 Ν και 5 Ν, όπως αναφέρεται στο Στάδιο 2.
Πώς
- Υπάρχει ένας απλός τύπος για την τάση Τ στην παραπάνω διαμόρφωση (η οποία ονομάζεται μηχανή Atwood). Εάν m1 και m2 είναι μάζες δύο σωμάτων, τότε "T = 2 g x m1 x m2 / (m1 + m2)". (Όπως και πριν, το "g" είναι η βαρυτική επιτάχυνση.