Jak vypočítat napětí pod úhlem: 3 důležitá fakta

Pokud jde o výpočet napětí pod úhlem, pochopení základních pojmů a vzorců je zásadní. V tomto blogovém příspěvku prozkoumáme složitost výpočtu napětí, roli úhlů při určování napětí a důležitost hmotnosti v rovnici. Ponoříme se také do různých scénářů, jako je výpočet napětí bez úhlu, napětí v kabelech nebo lanech pod úhlem a dokonce i určení úhlu daného napětí. Pojďme se tedy ponořit a odhalit svět výpočtu napětí!

Jak vypočítat napětí pod úhlem

Pochopení konceptu napětí

Než se pustíme do výpočtu napětí pod úhlem, ujasněme si, co vlastně napětí znamená. napětí je síla přenášená přes lano, provázek, kabel nebo jakýkoli jiný předmět, který je pevně přitažen. Když je předmět zavěšen nebo připojen k jinému předmětu pomocí provázku nebo kabelu, napětí v tomto provázku nebo kabelu je silou, která se přenáší mezi dvěma předměty.

Role úhlů ve výpočtu napětí

Úhly hrají zásadní roli při výpočtu napětí. Když je předmět vystaven síle pod úhlem, napětí ve struně nebo kabelu lze rozložit na dvě složky: vertikální a horizontální. Vertikální složka je zodpovědná za vyrovnání hmotnosti nebo gravitační síly působící na objekt, zatímco horizontální složka je zodpovědná za udržování rovnováhy a zabránění klouzání objektu.

Význam hmotnosti při výpočtu napětí

Hmotnost předmětu také hraje významnou roli při výpočtu napětí. Čím větší je hmotnost předmětu, tím větší je gravitační síla, která na něj působí. V důsledku toho se také zvýší napětí ve struně nebo kabelu, aby se vyrovnala hmotnost předmětu. Je důležité mít to na paměti, když budeme postupovat vpřed s našimi výpočty napětí.

Složitost výpočtu napětí

Vliv úhlu na napětí

Když je předmět vystaven síle pod úhlem, napětí ve struně nebo kabelu je ovlivněno tímto úhlem. S rostoucím úhlem se zvyšuje také napětí ve struně nebo kabelu. Větší úhel totiž vyžaduje větší sílu k vyrovnání hmotnosti předmětu a zabránění jeho klouzání. Na druhou stranu, jak se úhel zmenšuje, napětí ve struně nebo kabelu také klesá.

Proč se napětí zvyšuje s úhlem

Abychom pochopili, proč se napětí zvyšuje s úhlem, uvažujme jednoduchý příklad. Představte si, že na provázku visí krabice. Pokud provázek vytáhnete přímo nahoru, napětí ve struně se bude rovnat váze krabičky. Pokud však strunu zatáhnete pod úhlem, napětí ve struně se zvýší, protože struna nyní musí vyvažovat jak hmotnost krabice, tak vodorovnou složku síly, kterou jste použili.

Vztah mezi napětím, úhlem a hmotou

Vztah mezi napětím, úhlem a hmotností lze znázornit matematicky. Pro výpočet napětí pod úhlem musíme vzít v úvahu vertikální a horizontální složky napětí. Vertikální složku, označovanou jako T_v, lze vypočítat pomocí vzorce T_v = m * g, kde m je hmotnost objektu a g je gravitační zrychlení. . Horizontální složku, označovanou jako T_h, lze vypočítat pomocí vzorce T_h = T_v * tan, kde θ je úhel.

Vzorec pro výpočet napětí

Rozdělení vzorce pro výpočet napětí

Pro výpočet napětí pod úhlem můžeme použít vzorec T = √, kde T je napětí, T_v je vertikální složka napětí a T_h je horizontální složka napětí. Tento vzorec bere v úvahu jak vertikální, tak horizontální síly působící na objekt a dává nám síťové napětí.

Jak používat vzorec pro výpočet napětí

Chcete-li vypočítat napětí pomocí vzorce, postupujte takto:

1. Určete hmotnost předmětu.
2. Vypočítejte svislou složku napětí pomocí T_v = m * g.
3. Vypočítejte vodorovnou složku napětí pomocí T_h = T_v * tan(θ).
4. Dosaďte hodnoty T_v a T_h do napínacího vzorce T = √(T_v^2 + T_h^2).
5. Vypočítejte síťové napětí.

Vypracované příklady pomocí vzorce pro výpočet napětí

Pojďme si projít několik příkladů, abychom upevnili naše chápání výpočtu napětí pod úhlem.

Příklad 1:
Předpokládejme, že máme krabici o hmotnosti 5 kg zavěšenou na provázku pod úhlem 45 stupňů. Vypočítejme napětí ve struně.

1. Určete hmotnost předmětu: m = 5 kg.
2. Vypočítejte svislou složku napětí: T_v = m * g = 5 kg * 9.8 m/s^2 = 49 N.
3. Vypočítejte vodorovnou složku napětí: T_h = T_v * tan(45 stupňů) = 49 N * 1 = 49 N.
4. Vypočítejte čisté napětí: T = √(T_v^2 + T_h^2) = √(49 N^2 + 49 N^2) = √(2,401 2 N^49) = XNUMX N.

Příklad 2:
Uvažujme scénář, kdy 10kg předmět visí na provázku pod úhlem 30 stupňů. Vypočítejte napětí ve struně.

1. Určete hmotnost předmětu: m = 10 kg.
2. Vypočítejte svislou složku napětí: T_v = m * g = 10 kg * 9.8 m/s^2 = 98 N.
3. Vypočítejte vodorovnou složku napětí: T_h = T_v * tan(30 stupňů) = 98 N * 0.5774 = 56.65 N.
4. Vypočítejte čisté napětí: T = √(T_v^2 + T_h^2) = √(98 N^2 + 56.65 N^2) = √(14,504.60 2 N^120.49) = XNUMX N.

Jak určit napětí bez úhlu

Pochopení scénáře

V některých případech možná budete muset vypočítat napětí bez znalosti úhlu. To se může stát, když máte omezené informace o systému nebo když úhel není měřitelný. Naštěstí existuje způsob, jak určit napětí bez úhlu.

Proces výpočtu

Chcete-li určit napětí bez úhlu, postupujte takto:

1. Určete hmotnost předmětu.
2. Vypočítejte svislou složku napětí pomocí T_v = m * g.
3. Vypočítejte síťové napětí.

Vypracované příklady pro výpočet napětí bez úhlu

Pojďme si projít příklad, abychom pochopili, jak vypočítat napětí bez úhlu.

Příklad:
Předpokládejme, že na provázku visí předmět o hmotnosti 12 kg. Vypočítejte napětí ve struně, aniž byste znali úhel.

1. Určete hmotnost předmětu: m = 12 kg.
2. Vypočítejte svislou složku napětí: T_v = m * g = 12 kg * 9.8 m/s^2 = 117.6 N.
3. Vypočítejte čisté napětí: T = T_v = 117.6 N.

Jak vypočítat napětí v kabelu nebo laně pod úhlem

Pochopení scénáře

Výpočet napětí v kabelu nebo laně pod úhlem je podobný výpočtu napětí ve struně. Hlavní rozdíl spočívá ve skutečnosti, že kabely nebo lana se často používají ve složitějších systémech a scénářích. Pochopení toho, jak vypočítat napětí v takových scénářích, je zásadní.

Proces výpočtu

Chcete-li vypočítat napětí v kabelu nebo laně pod úhlem, postupujte takto:

1. Určete hmotnost předmětu.
2. Vypočítejte svislou složku napětí pomocí T_v = m * g.
3. Vypočítejte vodorovnou složku napětí pomocí T_h = T_v * tan(θ).
4. Vypočítejte síťové napětí.

Vypracované příklady pro výpočet napětí v kabelu nebo laně pod úhlem

Projdeme si příklad, abychom pochopili, jak vypočítat napětí v kabelu nebo laně pod úhlem.

Příklad:
Zvažte scénář, kdy 15 kg vážící předmět visí na kabelu pod úhlem 60 stupňů. Vypočítejte napětí v kabelu.

1. Určete hmotnost předmětu: m = 15 kg.
2. Vypočítejte svislou složku napětí: T_v = m * g = 15 kg * 9.8 m/s^2 = 147 N.
3. Vypočítejte vodorovnou složku napětí: T_h = T_v * tan(60 stupňů) = 147 N * 1.732 = 254.43 N.
4. Vypočítejte čisté napětí: T = √(T_v^2 + T_h^2) = √(147 N^2 + 254.43 N^2) = √(78,303.63 2 N^279.58) = XNUMX N.

Jak určit úhel daného napětí

Pochopení scénáře

V určitých situacích může být nutné určit úhel předmětu vzhledem k napětí ve struně nebo kabelu. To může být užitečné při analýze složitých systémů nebo když máte omezené informace o příslušných úhlech.

Proces výpočtu

Chcete-li určit úhel daný napětím, postupujte takto:

1. Určete hmotnost předmětu.
2. Vypočítejte svislou složku napětí pomocí T_v = m * g.
3. Vypočítejte vodorovnou složku napětí pomocí T_h = T – T_v.
4. Vypočítejte úhel pomocí θ = arctan(T_h / T_v).

Vypracované příklady pro nalezení úhlu daného napětí

Pojďme si projít příklad, abychom pochopili, jak najít úhel daný napětím.

Příklad:
Předpokládejme, že na provázku visí předmět o hmotnosti 20 kg s napětím 300 N. Vypočítejte úhel provázku.

1. Určete hmotnost předmětu: m = 20 kg.
2. Vypočítejte svislou složku napětí: T_v = m * g = 20 kg * 9.8 m/s^2 = 196 N.
3. Vypočítejte vodorovnou složku tahu: T_h = T – T_v = 300 N – 196 N = 104 N.
4. Vypočítejte úhel: θ = arctan(T_h / T_v) = arctan(104 N / 196 N) = arctan(0.53) ≈ 29 stupňů.

Výpočet napětí pod úhlem je důležitým aspektem fyziky a inženýrství. Pochopením příslušných pojmů, vzorců a výpočtů můžete efektivně analyzovat systémy, určit působící síly a zajistit stabilitu a rovnováhu objektů. Ať už se jedná o struny, kabely nebo lana, principy výpočtu napětí zůstávají stejné. Nezapomeňte vzít v úvahu roli úhlů, hmotností a vztah mezi napětím, úhlem a hmotností. Vyzbrojeni těmito znalostmi budete schopni s lehkostí a jistotou řešit výpočty napětí. Hodně štěstí při počítání!

Také čtení:

• Širokoúhlé vs teleobjektivy