Napětí pod úhlem se vypočítá, když napínací síla svírá úhel ϴ když je jakýkoli fyzický předmět tažen určitým směrem.
Za prvé, řekněme, že těžký box je připevněn k jednomu konci lana s napětím, které způsobí, že box dále zrychlí. Otázkou je, kolik napětí je v tomto procesu přítomno a jaké jsou podmínky pro výpočet napětí pod úhlem?
Neexistuje žádný správný vzorec, který by popsal samotné napětí, proto používáme pomoc druhého Newtonova zákona pohybu. Jednoduše řečeno, zákon říká, že zrychlení se rovná čisté síle na hmotu, a = AF/m; kde F = čistá síla, m = hmotnost.
Při zvažování směru síly předpokládejme, že síla působí vodorovně a doprava. Ve výše uvedené rovnici F (síla) by měla být nahrazena T1(napětí), protože je to tahová síla, která je akční, a ne normální síla. Tak ∑F = T1, proto a0 = T1 /m.Řešením rovnice pomocí algebry získáme napětí jako T1 = mxa0. a0 je zrychlení, které je nulové.
Za druhé, vzhledem k tomu, že lano má závaží zavěšená na obou stranách. Zde síla působí doleva (T2). a2 = (T1 + T2) / m.
T1= a0 m - T2.
Nyní v dalším případě je závaží taženo doleva nebo doprava a je taženo jiným směrem (T3) svírající úhel ϴ s T1aby bylo zachováno nulové zrychlení. Protože byl uvažován horizontální směr, říkáme, že třetí složka má dvě složky, konkrétně T3X a T3Y. složka T3Y neovlivňuje zrychlení, ale sílu vyvíjenou ve svislém směru. Musíme najít T3X pomocí trigonometrie, cosϴ = sousední / přepona. Kosin se používá, protože známe T3. Proto, cosϴ = T3X/T3 (celé napětí); T3X = T3 x cosϴ, Proto, a0= (T.1-T2+T3 cosϴ) / m.
Z toho nakonec najdeme napětí ve vzorci úhlu,
T1= máma0 - T2 + T3 cosϴ
V tomto článku se podrobně zabýváme nalezením napětí pod úhlem ve třech různých případech.
Totiž a) Napětí pod úhlem v kabelu b) Napětí pod úhlem v kruhovém pohybu c) Napětí pod úhlem v pružině.
Jak vypočítat napětí v kabelu
Jsme si vědomi skutečnosti, že napětí je jednoduše tažná síla, která působí jako spojka, jako je lano nebo kabel. Hmotnost zavěšená na kabelu se rovná napětí v kabelu a vzorec, který následuje, je,
T = mg
Pokud se tělo zavěšené na laně pohybuje se zrychlením, pak je napětí odvozeno jako:
T = W ± ma
(w = hmotnost chlapce; m = hmotnost těla).
Jak vypočítat napětí v kruhovém pohybu
Když je struna vystavena napětí kruhovým pohybem, napínací síla bude vždy působit směrem ke středu kruhu. Tažná síla je přibližně stejná jako dostředivá síla,
T ~ mv2 / R.
Tato výše uvedená podmínka je splněna pouze tehdy, když se objekt pohybuje kruhovým pohybem. Pokud se objekt zavěšený pohybuje dostatečně rychle, pak dvě složky TX a TYje začleněn. Pomocí vzorce T = (T.x2 + Ty2)1 / 2, vypočítá se napětí. Složka TX poskytuje dostředivou sílu atd Tx = mv2 (m = hmotnost předmětu; v = rychlost). Složka TY odpovídá hmotnosti předmětu, tzn TY = mg (m = hmotnost předmětu; g = gravitační zrychlení). Složka TY závisí na rychlosti pohybu objektu v kruhovém pohybu.
Pokud se předmět pohybuje vyšší rychlostí, napětí se dává jako, TY = Tx . Pokud se předmět pohybuje nižší rychlostí, pak se napětí vypočítá jako T = (T.X2 + TY2).
Jak vypočítat napětí pod úhlem na pružině
Pružina je obecně meziprodukt, který přenáší sílu mezi tuhou podpěrou a předmětem zavěšeným na ní. Když je na jeden konec aplikována síla, napětí na druhém konci bude také stejné kvůli stejné a opačné síle působící na zavěšený předmět. Většina pružin má v sobě počáteční napětí, které drží oba konce neporušené.
Jeden běžný vzorec pro výpočet napětí na jaře je Fs = kx, Kde
(Fs= síla působící na pružinu; k = pružinová konstanta; x = změna délky pružiny), také známý jako Hookův zákon. Hookeův zákon je fyzikální zákon, který se zabývá hlavně pružnost. Napětí pružiny není nic jiného než síla, která pružinu napíná.
Existují dva různé případy, kdy napětí v pružině lze snadno pochopit,
- Když síly táhnou pružinu z obou konců, které jsou si navzájem stejné a protilehlé, napětí zůstává po celou dobu stejné.
- Když je předmět tažen silou pouze na jednom konci
Vzorec pro oba případy bude:
X = F/K
(Kde x = prodloužení pružiny; f = síla působící v obou případech; k = silová konstanta)
Často kladené otázky
Otázka: Mají oba konce pružiny stejnou napínací sílu?
Napětí na obou koncích struny bude stejné.
Řekněme, že pružina připojená k pevné podpěře nenese žádnou váhu na volném konci, pak bude tažná síla po celou dobu stejná. Také díky stejným a opačným silám, na které působí, přinese celek systém v rovnováze. Dále, když je na volném konci pružiny zavěšeno závaží a když se uvažuje hmotnost, tažná síla se na obou stranách liší. Protože tažná síla bude vyšší na konci pružiny připojené k tuhé podpěře.
Otázka: Jak najít napětí v kladkovém systému?
V kladkovém systému se celková síla rovná napětí v laně a gravitační síle táhnoucí při zatížení.
Kladka je rotující kolo se zakřiveným okrajem, které je spojeno s lanem, provázkem nebo lankem. Jednoduše snižuje energii a sílu potřebnou ke zvedání těžkých předmětů. Tažná síla se v takovém případě vypočítá podle vzorce T = M x A (m = hmotnost; a = zrychlení).
Otázka: Co je napětí pod úhlem v řetězci?
Napětí je síla přenášená mezi provázkem nebo lanem nebo lanem a zavěšeným závažím.
Závaží je zavěšeno na dvou strunách T1 a T2 z tuhé podpory. Napínací síla je u obou strun odlišná. Zavěšené závaží bude statické, protože působící čistá síla je nulová kvůli působení stejných a opačných sil na závaží.
Nejprve musíme vyřešit faktory ve směru y. Gravitační síla působí směrem dolů a tesnionalní síla působí nahoru v obou strunách. Vyrovnáváním sil dostaneme:
T1hřích (a) + T2sin (b) = mg (i)
Vyřešením sil ve směru x a vyrovnáním těchto sil získáme:
T1cos (a) = T2cos (b) (Ii)
Na rovnici (i) a (ii), T1 a T2 je:
T1 = T2 [cos (b)/cos (a)] T2 = T1[cos (a)/cos (b)]
Z výše uvedených rovnic usuzujeme, že čím větší je úhel zavěšení, tím větší bude napínací síla přítomná v systému. 90 stupňů je maximální úhel, pod kterým dochází k maximálnímu napětí.
Otázka: Co je tahová síla?
Tažná síla je síla přenášená mezi tuhou podpěrou a zavěšeným závažím. Síla vyvíjená lankem, lanem, provázkem nebo pružinou je známá jako tahová síla.
Tato síla existuje, když fyzické tělo přijde do kontaktu s jakýmkoli lanem nebo provázkem nebo jakýmkoli materiálem, ve kterém je předmět zavěšen. Tažná síla je výchozí silou, která je již v systému přítomna.
Otázka: Jaké je několik příkladů napínací síly v každodenním životě?
Níže je uvedeno několik příkladů, které jednoduchými slovy vysvětlují napínací sílu:
- Tug of War: Tento jeden z nejpopulárnějších sportů, kde hraje roli napětí, hraje významnou roli. Když dva dva týmy vytáhnou lano z obou konců, aplikovaná síla se nazývá tahová síla.
- Kladkový systém: Ve studni používáme kladkový systém ke snížení přebytečné energie při zvedání vody ze studny. Tahová síla přítomná v laně navinutém v zakřiveném okraji kladky se při zvedání závaží zvětšuje.
- Když dva muži vytáhnou klacek z obou konců, je přítomna napínací síla, která se na koncích liší podle toho, jak silně ji člověk vytáhne.
Otázka: Jak zjistíte napětí pomocí Hookeova zákona?
Napětí pomocí Hookeova zákona lze zjistit aplikací vzorce Fs= -Kx (kde k = pružinová konstanta; x = prodloužení).
To se používá v pružinovém systému. Když je pružina připevněna k podpěře na jednom konci a na druhém konci, je -li hmotnost přemístěna, napínací síla v systému se vypočítá pomocí výše uvedeného vzorce.
