Pochopení tangenciální síly je nezbytné v různých oblastech, jako je fyzika, inženýrství a mechanika. tečnou silou se rozumí síla, která působí tečně na kruhovou dráhu objektu. V tomto příspěvku na blogu prozkoumáme, jak vypočítat tangenciální sílu, její vztah k tangenciální rychlosti, její význam v mechanice ozubených kol, její souvislost s poloměrem a napínací silou a její roli v kruhovém pohybu. Pojďme se ponořit!
III. Jak vypočítat tangenciální sílu
A. Vzorec pro výpočet tangenciální síly
Vzorec pro výpočet tečné síly závisí na konkrétním scénáři. Obecně lze tečnou sílu vypočítat pomocí následujícího vzorce:
Kde:
– (F_t) představuje tečnou sílu
– (m) označuje hmotnost předmětu
– (a_t) odkazuje na tečné zrychlení
B. Průvodce výpočtem tangenciální síly krok za krokem
Chcete-li vypočítat tečnou sílu, postupujte takto:
- Určete hmotnost předmětu (m).
- Najděte tečné zrychlení (a_t) pomocí vhodných vzorců pro daný scénář.
- Vynásobte hmotnost (m) tečným zrychlením (a_t), abyste získali tečnou sílu (F_t).
C. Vypracovaný příklad: Výpočet tangenciální síly
Podívejme se na příklad, abychom lépe porozuměli výpočtu tečné síly. Předpokládejme, že máme částici o hmotnosti 2 kg a tangenciálním zrychlení 3 m/s^2. K nalezení tečné síly můžeme použít vzorec:
Dosazením zadaných hodnot dostaneme:
Zjednodušením rovnice zjistíme, že tečná síla (F_t) je rovna 6 N.
IV. Souhra mezi tangenciální silou a tangenciální rychlostí
A. Pochopení tangenciální rychlosti
Než se ponoříme do vztahu mezi tečnou silou a tečnou rychlostí, nejprve porozumíme tečné rychlosti. tangenciální rychlost odkazuje na lineární rychlost objektu pohybujícího se po kruhové dráze. Měří se v metrech za sekundu (m/s) a představuje rychlost, jakou objekt pokrývá obvod kruhu.
B. Jak tangenciální síla ovlivňuje tangenciální rychlost
tangenciální síla má významný vliv na tangenciální rychlost. Podle druhého Newtonova pohybového zákona je čistá síla působící na objekt přímo úměrná jeho zrychlení. Proto tangenciální síla působící na objekt ovlivňuje jeho tečné zrychlení, což zase ovlivňuje jeho tečnou rychlost.
C. Vypracovaný příklad: Nalezení tangenciální rychlosti pomocí tangenciální síly
Předpokládejme, že máme předmět s tečnou silou 10 N a hmotností 5 kg. Pro zjištění tangenciální rychlosti můžeme použít vzorec:
Přeuspořádáním vzorce pro vyřešení tečného zrychlení (a_t) dostaneme:
Dosazením zadaných hodnot máme:
Zjednodušením rovnice zjistíme, že tečné zrychlení (a_t) se rovná 2 m/s^2.
Vzhledem k tomu, že tečné zrychlení (a_t) je rychlost, se kterou se tangenciální rychlost mění, můžeme dojít k závěru, že tangenciální rychlost objektu se bude každou sekundu zvyšovat nebo snižovat o 2 m/s, v závislosti na směru síly.
V. Tangenciální síla v převodové mechanice
A. Role tangenciální síly v operaci Gear
V převodové mechanice hraje tangenciální síla zásadní roli při přenosu výkonu a točivého momentu mezi ozubenými koly. Když zabírají dvě ozubená kola, tangenciální síla působící na zuby způsobí jejich otáčení a přenos rotačního pohybu z jednoho ozubeného kola na druhé. Velikost tangenciální síly určuje účinnost přenosu výkonu a ovlivňuje celkovou účinnost převodového systému.
B. Jak vypočítat tangenciální sílu v ozubeném kole
Chcete-li vypočítat tangenciální sílu v mechanice ozubených kol, postupujte takto:
- Určete točivý moment působící na ozubené kolo.
- Najděte poloměr ozubeného kola.
- Použijte vzorec (F_t = frac{T}{r}), kde (F_t) představuje tečnou sílu, (T) označuje krouticí moment a (r) označuje poloměr.
C. Vypracovaný příklad: Výpočet tangenciální síly v ozubeném kole
Uvažujme příklad pro ilustraci výpočtu tečné síly v mechanice ozubených kol. Předpokládejme, že máme ozubené kolo s točivým momentem 50 Nm a poloměrem 0.1 metru. K nalezení tečné síly můžeme použít vzorec:
Dosazením zadaných hodnot dostaneme:
Zjednodušením rovnice zjistíme, že tečná síla (F_t) je rovna 500 N.
VI. Tangenciální síla a poloměr: zásadní vztah
A. Mění se tangenciální rychlost s poloměrem?
Ano, tangenciální rychlost se mění s poloměrem. tangenciální rychlost odkazuje na lineární rychlost objektu pohybujícího se po kruhové dráze. Závisí na úhlové rychlosti objektu a poloměru jeho kruhové dráhy. S rostoucím poloměrem se zvyšuje i tangenciální rychlost za předpokladu konstantní úhlové rychlosti. Podobně se zmenšujícím se poloměrem klesá tangenciální rychlost.
B. Jak najít tangenciální rychlost pomocí poloměru
Chcete-li zjistit tangenciální rychlost s poloměrem, použijte vzorec:
Kde:
– (v_t) představuje tečnou rychlost
– (omega) označuje úhlovou rychlost
– (r) odkazuje na poloměr
C. Vypracovaný příklad: Nalezení tangenciální rychlosti pomocí poloměru
Předpokládejme, že máme částici pohybující se po kruhové dráze s úhlovou rychlostí 2 rad/sa poloměrem 3 metry. Pro zjištění tangenciální rychlosti můžeme použít vzorec:
Dosazením zadaných hodnot dostaneme:
Zjednodušením rovnice zjistíme, že tangenciální rychlost (v_t) je rovna 6 m/s.
VII. Tangenciální síla a tahová síla: Srovnávací studie
A. Pochopení síly napětí
Tahová síla označuje sílu vyvíjenou provázkem, kabelem nebo lanem, když je tažen za oba konce. Působí tečně k délce struny a směřuje podél struny. Tažná síla je zodpovědná za přenos sil a udržování rovnováhy předmětů spojených strunou.
B. Jak vypočítat napínací sílu
Pro výpočet tahové síly uvažujte síly působící na předmět spojený strunou. Použijte druhý Newtonův pohybový zákon k sestavení rovnic na základě použitých sil a řešení tahové síly.
C. Porovnání tangenciální síly a tahové síly
Zatímco tangenciální síla působí tangenciálně ke kruhové dráze objektu, tažná síla působí podél provázku nebo kabelu. tangenciální síla je zodpovědná za kruhový pohyb objektu, zatímco tažná síla je zodpovědná za přenos sil přes strunu. Obě síly hrají zásadní roli v různých scénářích a jsou nezbytné pro pochopení různých aspektů pohybu a rovnováhy.
VIII. Tangenciální síla v kruhovém pohybu: Podrobná analýza
A. Vzorec pro tangenciální sílu v kruhovém pohybu
Vzorec pro tečnou sílu při kruhovém pohybu lze odvodit ze vztahu mezi tečnou silou, hmotností a tečným zrychlením. Je dán vzorcem:
B. Jak vypočítat tangenciální sílu při kruhovém pohybu
Chcete-li vypočítat tangenciální sílu při kruhovém pohybu, postupujte takto:
- Určete hmotnost předmětu (m).
- Najděte tečné zrychlení (a_t) pomocí vhodných vzorců pro kruhový pohyb.
- Vynásobte hmotnost (m) tečným zrychlením (a_t), abyste získali tečnou sílu (F_t).
C. Vypracovaný příklad: Výpočet tangenciální síly při kruhovém pohybu
Uvažujme příklad pro ilustraci výpočtu tečné síly při kruhovém pohybu. Předpokládejme, že máme auto pohybující se po kruhové dráze s hmotností 1000 kg a tečným zrychlením 5 m/s^2. K nalezení tečné síly můžeme použít vzorec:
Dosazením zadaných hodnot dostaneme:
Zjednodušením rovnice zjistíme, že tečná síla (F_t) je rovna 5000 N.
IX. Tangenciální síla a tangenciální vzdálenost: Hloubkový pohled
A. Pochopení tangenciální vzdálenosti
Tangenciální vzdálenost se týká vzdálenosti, kterou urazí objekt podél jeho kruhové dráhy. Představuje délku oblouku vytvořeného kruhovým pohybem objektu. Tangenciální vzdálenost závisí na poloměru kruhové dráhy a úhlu, který svírá oblouk.
B. Jak vypočítat tangenciální vzdálenost
Pro výpočet tečné vzdálenosti použijte vzorec:
Kde:
– (d_t) představuje tečnou vzdálenost
– (r) označuje poloměr kruhové dráhy
– (theta) označuje úhel sevřený obloukem
C. Vypracovaný příklad: Nalezení tangenciální vzdálenosti pomocí tangenciální síly
Předpokládejme, že máme objekt pohybující se po kruhové dráze o poloměru 2 metry a úhlu 60 stupňů. Pro zjištění tečné vzdálenosti můžeme použít vzorec:
Dosazením zadaných hodnot dostaneme:
Zjednodušením rovnice zjistíme, že tangenciální vzdálenost (d_t) je rovna 120 metrům.
Také čtení:
- Co je to velikost síly
- Síla na pohybující se náboj v magnetickém poli
- Newtonův zákon gravitační síly
- Příklady nucených kmitů
- Jak zjistit čistou sílu Jak vypočítat čistou sílu
- Příklady gravitačních sil
- Jaké předměty mají magnetickou sílu
- Elektrostatická síla a náboj
- Příklady magnetických sil podrobný přehled
- Jak se organismy přizpůsobují měnícím se zrychlujícím silám
Jsem Riya Pandey. V roce 2021 jsem dokončil postgraduální studium fyziky. V současné době pracuji jako předmětový expert ve fyzice pro Lambdageeky. Snažím se vysvětlit předmět fyziky snadno srozumitelným jednoduchým způsobem.
Ahoj kolego čtenáři,
Jsme malý tým v Techiescience, tvrdě pracujeme mezi velkými hráči. Pokud se vám líbí, co vidíte, sdílejte náš obsah na sociálních sítích. Vaše podpora znamená velký rozdíl. Děkuji!