Kuidas määrata pingutusjõudu. Pingutusjõu määramine. Kuidas leida pingejõudu

Ülesanne 10048

Keerme tõmbejõu mõjul pöörleb kettakujuline plokk massiga m = 0,4 kg, mille otstesse riputatakse raskused massiga m 1 = 0,3 kg ja m 2 = 0,7 kg. Määrake keerme pingutusjõud T 1 ja T 2 ploki mõlemal küljel.

Ülesanne 13144

Homogeensele täissilindrilisele võllile raadiusega R = 5 cm ja massiga M = 10 kg keritakse kerge niit, mille otsa kinnitatakse koorem massiga m = 1 kg. Määrake: 1) sõltuvus s(t), mille järgi koormus liigub; 2) keerme T tõmbejõud; 3) sõltuvus φ(t), mille järgi võll pöörleb; 4) võlli nurkkiirus ω t = 1 s pärast liikumise algust; 5) võlli pinnal paiknevate punktide tangentsiaalne (a τ) ja normaalkiirendus (a n).

Ülesanne 13146

Kaalutu niit visatakse läbi statsionaarse ploki homogeense tahke silindri kujul massiga m = 0,2 kg, mille otstesse kinnitatakse kehad massiga m 1 = 0,35 kg ja m 2 = 0,55 kg. Jättes tähelepanuta hõõrdumise ploki teljel, määrake: 1) koormuse kiirendus; 2) keerme tõmbejõudude suhe T 2 /T 1.

Ülesanne 40602

Ümber õõnsa õhukeseseinalise silindri massiga m keeratakse niit (õhuke ja kaalutu). Selle vaba ots on kinnitatud kiirendusega a l allapoole liikuva lifti lae külge. Silinder on jäetud omapäi. Leidke silindri kiirendus elevaatori suhtes ja keerme tõmbejõud. Liikumise ajal pidage niiti vertikaalseks.

Ülesanne 40850

200 g kaaluv mass pööratakse 40 cm pikkusel niidil horisontaaltasandil. Kui suur on keerme pingutusjõud, kui koormus teeb minutis 36 pööret?

Ülesanne 13122

Õhus riputatakse siidniidil laetud kuul massiga m = 0,4 g, millele tuuakse altpoolt erineva ja võrdse suurusega laeng q kaugusel r = 2 cm. Selle tulemusena suureneb keerme T tõmbejõud n = 2,0 korda. Leidke laengu suurus q.

Ülesanne 15612

Leia äärmises asendis matemaatilise pendli keerme pingutusjõu mooduli suhe koonilise pendli keerme tõmbejõu mooduliga; niitide pikkused, raskuste massid ja pendlite paindenurgad on samad.

Ülesanne 16577

Kaks väikest identset kuuli, millest igaüks kaalub 1 μg, on riputatud võrdse pikkusega ja üksteisega kokku puutuvate niitide külge. Kui pallid olid laetud, eraldusid need 1 cm kaugusele ja niidile mõjuv pingutusjõud oli võrdne 20 nN-ga. Leidke pallide laengud.

Probleem 19285

Kehtestada seadus, mille järgi matemaatilise pendli keerme tõmbejõud F ajas muutub. Pendel võngub vastavalt seadusele α = α max cosωt, selle mass m, pikkus l.

Probleem 19885

Joonisel on kujutatud laetud lõpmatu tasapind laengu pinnatasapinnaga σ = 40 μC/m 2 ja sarnase laenguga kuul massiga m = l g ja laeng q = 2,56 nC. Niidi pingutusjõud, millel kuul ripub, on...

populaarne määratlus

Tugevus on tegevus, mis võib muuta puhke- või liikumisseisundit keha; seetõttu võib see kiirendada või muuta antud keha liikumiskiirust, suunda või liikumissuunda. vastu, pinget- see on keha seisund, mis allub teda ligitõmbavate vastandlike jõudude toimele.

Ta on tuntud kui tõmbejõud, mis elastse kehaga kokku puutudes tekitab pingeid; Sellel viimasel kontseptsioonil on erinevad määratlused, mis sõltuvad teadmiste harust, millest seda analüüsitakse.

Näiteks köied võimaldavad jõudu ühelt kehalt teisele üle kanda. Kui köie otstele rakendatakse kahte võrdset ja vastandlikku jõudu, muutub köis pingul. Lühidalt öeldes on tõmbejõud kõik need jõud, mis toetavad trossi ilma purunemata .

Füüsika Ja inseneritöö rääkima mehaaniline pinge, tähistamaks jõudu pindalaühiku kohta, mis ümbritseb keha pinnal asuvat materiaalset punkti. Mehaanilist pinget saab väljendada jõuühikutes, mis on jagatud pindalaühikutega.

Pinge on ka füüsiline suurus, mis juhib elektronid läbi juhi suletud elektriahelasse, mis põhjustab elektrivoolu voolamise. Sel juhul saab pinget kutsuda Pinge või potentsiaalne erinevus .

Teisel pool, pind pinevus vedeliku kogus on energia hulk, mis on vajalik selle pindala vähendamiseks pindalaühiku kohta. Järelikult avaldab vedelik takistust, suurendades selle pindala.

Kuidas leida pingejõudu

Teades seda jõudu pinge on jõudu, millega joont või nööri pingutatakse, pinget leiab staatilise tüübi olukorras, kui on teada joonte nurgad. Näiteks kui koormus on kallakul ja kaldega paralleelne joon takistab koormuse liikumist allapoole, on pinge lahendatud, teades, et mõjutavate jõudude horisontaal- ja vertikaalkomponentide summa peab kokku saama nulli.

Esimene samm selle tegemiseks arvutus- tõmmake kalle ja asetage sellele plokk massiga M. Paremal kalle suureneb ja ühel hetkel kohtub see seinaga, millest jookseb paralleelselt esimesega joon. ja siduge klots kinni, hoides seda paigal ja tekitades pinge T. Järgmisena peaksite tuvastama kaldenurga kreeka tähega, mis võib olla "alfa", ja jõu, mida see plokile avaldab tähega N, kuna me räägivad normaalne tugevus .

Plokist vektor tuleks joonistada kaldega risti ja üles, et esindada normaalset jõudu, ja üks alla (paralleelselt teljega y) gravitatsiooni kuvamiseks. Seejärel alustate valemitega.

Et jõudu leida Kasutatakse F = M. g , Kus g on tema konstant kiirendus(gravitatsiooni korral on see väärtus 9,8 m/s^2). Tulemuse jaoks kasutatav ühik on njuuton, mida tähistatakse N. Tavalise jõu korral tuleb see laiendada vertikaalseks ja horisontaalseks vektoriteks, kasutades nurka, mille see teljega moodustab x: üles vektori arvutamiseks g on võrdne nurga koosinusega ja vektori puhul vasakule, selle põue poole.

Lõpuks peab normaaljõu vasak pool olema võrdne pinge T parempoolse küljega, lahendades lõpuks pinge.

• raamatukoguteadus

  Et mõista hästi mõistet raamatukogundus, mis meid praegu hõivab, tuleb alustuseks selgitada selle etümoloogilist päritolu. Sel juhul võime öelda, et see sõna pärineb kreeka keelest, kuna see moodustub selle keele mitme elemendi summast: - nimisõna "piibel", mida saab tõlkida kui "raamat". - Sõna "teche", mis on sünonüüm sõnale "kast" või "koht, kus seda hoitakse". -Sufiks "-logía", mida kasutatakse "teaduse uurimiseks" tähistamiseks. Seda nimetatakse raamatukogunduseks, millele keskendutakse

  määratlus

• takso

  Taksiism ei ole Hispaania Kuningliku Akadeemia (RAE) sõnaraamatus aktsepteeritud termin. Seda mõistet kasutatakse suunatud liikumise kohta, mida elusolend rakendab, et reageerida tajutavale stiimulile. Takso võib olla negatiivne (kui elusolend eemaldub stiimuli allikast) või positiivne (elusolend liigub lähemale sellele, mis kõnealuse stiimuli tekitab). Organiseerima

  määratlus

• pikendamine

  Laienemine, ladinakeelsest sõnast expansĭo, on laienemise või laienemise tegevus ja mõju (laialiminek, laialivalgumine, laialivalgumine, laialivalgumine, suurema amplituudi andmine või millegi rohkem ruumi võtmine). Ekspansioon võib olla rahvuse või impeeriumi territoriaalne kasv uute maade vallutamisest ja annekteerimisest. Näiteks: „Üheksateistkümnenda sajandi Ameerika ekspansioon oli väga oluline ja mõjutas Mexit

  määratlus

• 1. 5 kg raskus riputatakse lae külge kahe identse trossi abil, mis on lae külge kinnitatud kahes erinevas punktis. Keermed moodustavad üksteisega nurga a = 60° (vt joonist). Leidke iga niidi pinge.

  2. (e) Jõulupuupall riputatakse horisontaalse oksa külge kahele identsele niidile, mis on oksa külge kinnitatud kahes erinevas punktis. Keermed moodustavad üksteisega nurga a = 90°. Leidke kuuli mass, kui iga nööri pingutusjõud on 0,1 N.

  3. Suur raudtoru riputatakse oma otstega kraana konksu külge kahe identse kaabli külge, mis moodustavad üksteisega 120° nurga (vt joonist). Iga trossi pingutusjõud on 800 N. Leidke toru mass.

  4. e) 400 kg kaaluv betoontala, mis on oma otstes riputatud kahe kaabli konksu otsas, tõstetakse tornkraana abil ülespoole kiirendusega 3 m/s 2 . Kaablite vaheline nurk on 120°. Leidke kaablite pingutusjõud.

  5. Laest riputatakse keermele 2 kg kaaluv koorem, mille külge riputatakse teisele keermele 1 kg kaaluv koorem (vt joonist). Leidke iga keerme pingutusjõud.

  6. e) 500 g kaaluv koorem riputatakse lae külge keermele, mille külge riputatakse teine ​​raskus teisele keermele. Alumise keerme pingutusjõud on 3 N. Leia alumise koormuse mass ja ülemise keerme tõmbejõud.

  7. 2,5 kg kaaluv koorem tõstetakse nöörile ülespoole suunatud kiirendusega 1 m/s 2. Selle raskuse küljes riputatakse teine ​​raskus teisele niidile. Ülemise keerme (st ülespoole tõmmatud) pingutusjõud on 40 N. Leidke teise koormuse mass ja alumise keerme tõmbejõud.

  8. e) 2,5 kg raskusega mass lastakse allapoole suunatud kiirendusega 3 m/s 2 nöörile. Selle raskuse küljes riputatakse teine ​​raskus teisele niidile. Pingutusjõud alumisele keermele on 1 N. Leidke teise raskuse mass ja ülemise keerme pingutusjõud.

  9. Kaalutu ja venimatu niit visatakse läbi lae külge kinnitatud statsionaarse ploki. Keerme otstest riputatakse raskused massiga m 1 = 2 kg ja m 2 = 1 kg (vt joonist). Millises suunas ja millise kiirendusega iga mass liigub? Mis on niidi pinge?

  10. e) Kaalutu ja venimatu niit visatakse läbi lae külge kinnitatud fikseeritud ploki. Keerme otstest riputatakse raskused. Esimese koormuse mass m 1 = 0,2 kg. See liigub ülespoole kiirendusega 3 m/s 2. Kui suur on teise koormuse mass? Mis on niidi pinge?

  11. Kaalutu ja venimatu niit visatakse läbi lakke kinnitatud fikseeritud ploki. Keerme otstest riputatakse raskused. Esimese koormuse mass m 1 = 0,2 kg. See liigub ülespoole, suurendades kiirust 0,5 m/s-lt 4 m/s-ni 1 sekundiga. Kui suur on teise koormuse mass? Mis on niidi pinge?

  
  
  

  12. e) Kaalutu ja venimatu niit visatakse läbi lae külge kinnitatud fikseeritud ploki. Keerme otstest riputatakse raskused massiga m 1 = 400 g ja m 2 = 1 kg. Neid hoitakse puhkeasendis ja seejärel vabastatakse. Millise kiirendusega liigub iga mass? Millise vahemaa läbib igaüks neist 1 s liikumisega?

  13. Kaalutu ja venimatu niit visatakse läbi lakke kinnitatud fikseeritud ploki. Keerme otstest riputatakse raskused massiga m 1 = 400 g ja m 2 = 0,8 kg. Neid hoitakse puhkeasendis samal tasemel ja seejärel vabastatakse. Kui suur on koormate vaheline kaugus (kõrguses) 1,5 s pärast liikumise algust?

  14. e) Kaalutu ja venimatu niit visatakse läbi lae külge kinnitatud fikseeritud ploki. Keerme otstest riputatakse raskused. Esimese koorma mass on m 1 = 300 g Raskusi hoitakse puhkeasendis samal tasemel ja seejärel vabastatakse. 2 s pärast liikumise algust jõudis raskuste paiknemise kõrguste vahe 1 m. Kui suur on teise koormuse mass m 2 ja milline on koormuste kiirendus?

  Koonilise pendli probleemid

  15. Väike 50 g kaaluv pall, mis on riputatud 1 m pikkusele kaalutule mittevenitavale niidile, liigub ringikujuliselt horisontaaltasandil. Niit moodustab vertikaaliga 30° nurga. Mis on niidi pinge? Mis on palli kiirus?

  16. (e) 1 m pikkuse kaaluta, venimatu niidi küljes rippuv väike kuul liigub horisontaaltasandil ringikujuliselt. Niit moodustab vertikaaliga 30° nurga. Mis on nurk palli kiirus?

  17. Pall massiga 100 g liigub 1 m raadiusega ringis, rippudes 2 m pikkusel kaaluta ja venimatul köiel Kui suur on köie tõmbejõud? Millise nurga loob köis vertikaaliga? Mis on palli kiirus?

  18. e) Kuul massiga 85 g liigub 50 cm raadiusega ringis, olles rippunud kaaluta ja 577 mm pikkusel venitamatul köiel. Mis on trossi pinge? Millise nurga loob köis vertikaaliga? Mis on nurk palli kiirus?

  
  
  

  17. jagu.

  Kehakaal, maapinna reaktsioonijõud ja kaaluta olek.

  1. 80 kg kaaluv inimene on liftis, mis liigub ülespoole suunatud 2,5 m/s 2 kiirendusega. Kui suur on liftis oleva inimese kaal?

  2. (e) Inimene on liftis, mis liigub ülespoole suunatud 2 m/s 2 kiirendusega. Kui suur on inimese mass, kui tema kaal on 1080 N?

  3. 500 kg kaaluv tala langetatakse allapoole suunatud 1 m/s 2 kiirendusega kaablile. Mis on tala kaal? Mis on kaabli pinge?

  4. (e) Tsirkuseakrobaat tõstetakse köiele kiirendusega 1,2 m/s 2, samuti ülespoole suunatud. Kui suur on akrobaadi mass, kui trossi pinge on 1050 N? Mis on akrobaadi kaal?

  5. Kui lift liigub ülespoole suunatud kiirendusega 1,5 m/s 2, siis on liftis viibiva inimese kaal 1000 N. Kui suur on inimese kaal, kui lift liigub sama kiirendusega, kuid allapoole suunatud? Mis on inimese mass? Kui suur on selle inimese kaal seisvas liftis?

  6. (e) Kui lift liigub ülespoole suunatud kiirendusega, siis on liftis oleva inimese kaal 1000 N. Kui lift liigub sama kiirendusega, kuid suunatud alla, siis on inimese kaal 600 N. Kui suur on lifti kiirendus ja kui suur on inimese mass?

  7. 60 kg kaaluv inimene tõuseb ühtlase kiirendusega ülespoole liikuvas liftis. Puhkeolekus olev lift saavutas 2 sekundiga kiiruse 2,5 m/s. Mis on inimese kaal?

  8. e) 70 kg kaaluv inimene tõuseb ühtlase kiirendusega ülespoole liikuvas liftis. Puhkeolekus olev lift läbis 4 m distantsi 2 s. Kui suur on inimese kaal?

  9. Kumersilla kõverusraadius on 200 m. Mööda silda liigub 1 tonni kaaluv auto kiirusega 72 km/h. Kui suur on auto kaal silla tipus?

  10. (e) Kumersilla kõverusraadius on 150 m Mööda silda liigub 1 tonni kaaluv auto, mille kaal silla tipus on 9500 N. Kui suur on auto kiirus?

  11. Kumersilla kõverusraadius on 250 m. Auto liigub mööda silda kiirusega 63 km/h. Selle kaal silla tipus on 20 000 N. Kui suur on auto mass?

  12. (e) 1 tonni kaaluv auto liigub kumeral sillal kiirusega 90 km/h. Auto kaal silla tipus on 9750 N. Kui suur on silla kumera pinna kõverusraadius?

  13. 3 tonni kaaluv traktor sõidab horisontaalsele puitsillale, mis traktori raskuse all paindub. Traktori kiirus on 36 km/h. Traktori kaal silla madalaimas läbipaindepunktis on 30500 N. Kui suur on sillapinna kõverusraadius?

  14. e) 3 tonni kaaluv traktor sõidab horisontaalsele puitsillale, mis traktori raskuse all paindub. Traktori kiirus on 54 km/h. Sillapinna kõverusraadius on 120 m Kui suur on traktori kaal?

  15. Puidust horisontaalsild talub koormust 75 000 N. Mahuti mass, mis peab üle silla läbima, on 7200 kg. Millise kiirusega saab tank liikuda üle silla, kui sild paindub nii, et silla raadius on 150 m?

  16. (e) Puidust silla pikkus on 50 m. Püsiva absoluutkiirusega liikuv veoauto läbib silla 5 s. Sel juhul on silla maksimaalne läbipaine selline, et selle pinna ümardamise raadius on 220 m. Silla keskel oleva veoki kaal on 50 kN. Mis on veoauto kaal?

  17. Auto liigub kumeral sillal, mille kõverusraadius on 150 m. Millise auto kiiruse juures tunneb juht kaaluta olekut? Mida ta veel tunneb (kui autojuht on muidugi normaalne inimene)?

  18. (e) Auto liigub kumeral sillal. Kas auto juht tundis, et silla kõrgeimas punktis kiirusel 144 km/h kaotab auto juhitavuse? Miks see juhtub? Mis on silla pinna kõverusraadius?

  19. Kosmoselaev stardib üles kiirendusega 50 m/s 2 . Millist ülekoormust kogevad astronaudid kosmoseaparaadis?

  20. (e) Astronaut talub kümnekordset lühiajalist ülekoormust. Milline peaks olema kosmoseaparaadi kiirendus sel ajal üles?

  Füüsikas on pinge jõud, mis mõjub köiele, nöörile, kaablile või sarnasele objektile või esemete rühmale. Kõik, mida tõmmatakse, riputatakse, toetatakse või õõtsutakse trossi, nööri, kaabli jne abil, on pingejõu objektiks. Nagu kõik jõud, võib pinge esemeid kiirendada või põhjustada nende deformeerumist. Tõmbejõu arvutamise oskus on oluline oskus mitte ainult füüsikateaduskonna üliõpilastele, vaid ka inseneridele ja arhitektidele; need, kes ehitavad stabiilseid kodusid, peavad teadma, kas konkreetne köis või tross peab vastu objekti raskusest tulenevale pingejõule, ilma et see longuks või kokku kukuks. Alustage selle artikli lugemist, et õppida, kuidas arvutada pingejõudu mõnes füüsilises süsteemis.

  Sammud

  Ühe keerme pinge määramine

  1. Määrake jõud niidi mõlemas otsas. Antud niidi või köie pinge tuleneb jõududest, mis tõmbavad trossi mõlemas otsas. Meenutame teile seda jõud = mass × kiirendus. Eeldades, et köis on pingul, põhjustab igasugune muutus trossi külge riputatud objekti kiirenduses või massis muutuse trossi enda pingutusjõus. Ärge unustage gravitatsiooni pidevat kiirenemist – isegi kui süsteem on puhkeasendis, alluvad selle komponendid gravitatsioonile. Võime eeldada, et antud trossi tõmbejõud on T = (m × g) + (m × a), kus "g" on mis tahes köisele toetuva objekti raskuskiirendus ja "a" on mis tahes muu kiirendus, mis toimib objektidele.

     • Paljude füüsiliste probleemide lahendamiseks eeldame täiuslik köis- teisisõnu, meie köis on õhuke, sellel puudub mass ja see ei saa venida ega puruneda.
     • Vaatleme näitena süsteemi, kus koorem riputatakse puittala külge ühe köiega (vt pilti). Ei koorem ise ega köis ei liigu – süsteem on puhkeasendis. Sellest tulenevalt teame, et selleks, et koormus oleks tasakaalus, peab tõmbejõud olema võrdne gravitatsioonijõuga. Teisisõnu, pinge (F t) = gravitatsioon (F g) = m × g.
       • Oletame, et koorma mass on 10 kg, seega on tõmbejõud 10 kg × 9,8 m/s 2 = 98 njuutonit.

  2. Kaaluge kiirendust. Gravitatsioon ei ole ainus jõud, mis võib trossi pinget mõjutada – sama efekti tekitab igasugune jõud, mis rakendatakse köiel olevale objektile kiirendusega. Kui näiteks köie või trossi küljes rippuvat eset kiirendatakse jõuga, siis objekti raskusega tekitatavale tõmbejõule liidetakse kiirendusjõud (mass × kiirendus).

     • Oletagem meie näites, et 10 kg koorem riputatakse trossi külge ja selle asemel, et kinnitada puittala külge, tõmmatakse seda ülespoole kiirendusega 1 m/s 2 . Sel juhul peame arvestama nii koormuse kiirenduse kui ka raskuskiirendusega järgmiselt:
       • F t = F g + m × a
       • F t = 98 + 10 kg × 1 m/s 2
       • F t = 108 njuutonit.

  3. Mõelge nurkkiirendusele. Trossil olev objekt, mis pöörleb ümber keskpunktiks peetava punkti (nagu pendel), avaldab tsentrifugaaljõu kaudu trossi pinget. Tsentrifugaaljõud on lisapingejõud, mille tekitab tross, "surudes" seda sissepoole, nii et koorem jätkab liikumist pigem kaare kui sirgjooneliselt. Mida kiiremini objekt liigub, seda suurem on tsentrifugaaljõud. Tsentrifugaaljõud (F c) on võrdne m × v 2 /r, kus "m" on mass, "v" on kiirus ja "r" on ringi raadius, mida mööda koormus liigub.

     • Kuna tsentrifugaaljõu suund ja suurus muutub sõltuvalt sellest, kuidas objekt liigub ja oma kiirust muudab, on trossi kogupinge keskpunktis alati paralleelne köiega. Pidage meeles, et gravitatsioonijõud mõjutab pidevalt objekti ja tõmbab seda alla. Nii et kui objekt õõtsub vertikaalselt, on täielik pinge tugevaim kaare põhjas (pendli puhul nimetatakse seda tasakaalupunktiks), kui objekt saavutab maksimaalse kiiruse, ja nõrgim kaare ülaosas, kuna objekt aeglustub.
     • Oletame, et meie näites objekt ei kiirenda enam ülespoole, vaid kõigub nagu pendel. Olgu meie köis 1,5 m pikk ja meie koorem liigub kiige alumise punkti läbimisel kiirusega 2 m/s. Kui peame arvutama tõmbejõu kaare alumises punktis, kui see on suurim, siis peame esmalt välja selgitama, kas koormus kogeb selles punktis gravitatsioonirõhku, nagu puhkeasendis - 98 njuutonit. Täiendava tsentrifugaaljõu leidmiseks peame lahendama järgmise:
       • F c = m × v 2 /r
       • F c = 10 × 2 2 /1,5
       • F c = 10 × 2,67 = 26,7 njuutonit.
       • Seega on kogupinge 98 + 26,7 = 124,7 njuutonit.

  4. Pange tähele, et raskusjõust tingitud pingutusjõud muutub koormuse läbimisel kaare. Nagu eespool märgitud, muutub tsentrifugaaljõu suund ja suurus, kui objekt kõikub. Igal juhul, kuigi gravitatsioon jääb konstantseks, raskusjõust tulenev netopingejõud on ka muutumas. Kui kõikuv objekt on Mitte kaare põhjas (tasakaalupunkt) tõmbab gravitatsioon seda alla, pinge aga nurga all üles. Sel põhjusel peab tõmbejõud neutraliseerima gravitatsioonijõu osa, mitte kogu seda.

     • Gravitatsioonijõu jagamine kaheks vektoriks võib aidata teil seda olekut visualiseerida. Vertikaalselt kõikuva objekti kaare mis tahes punktis loob köis nurga "θ" joonega, mis läbib tasakaalupunkti ja pöördekeskme. Niipea kui pendel hakkab kõikuma, jagatakse gravitatsioonijõud (m × g) kaheks vektoriks - mgsin (θ), mis toimib kaare suhtes tangentsiaalselt tasakaalupunkti suunas ja mgcos (θ), mis toimib paralleelselt pingejõud, kuid vastupidises suunas. Pinge suudab vastu seista ainult mgcos(θ) - selle vastu suunatud jõule - mitte kogu gravitatsioonijõule (välja arvatud tasakaalupunktis, kus kõik jõud on võrdsed).
     • Oletame, et pendli kallutamisel vertikaali suhtes 15 kraadise nurga all liigub see kiirusega 1,5 m/s. Pingutusjõu leiame järgmiste sammude abil:
       • Pingutusjõu ja gravitatsioonijõu suhe (T g) = 98cos(15) = 98(0,96) = 94,08 njuutonit
       • Tsentrifugaaljõud (F c) = 10 × 1,5 2 /1,5 = 10 × 1,5 = 15 njuutonit
       • Kogupinge = T g + F c = 94,08 + 15 = 109,08 njuutonit.

  5. Arvutage hõõrdumine. Iga objekt, mida köis tõmbab ja mis kogeb teise objekti (või vedeliku) hõõrdumisest tulenevat "pidurdusjõudu", kannab selle jõu üle trossi pingele. Kahe objekti vaheline hõõrdejõud arvutatakse samamoodi nagu igas muus olukorras - kasutades järgmist võrrandit: Hõõrdejõud (tavaliselt kirjutatud kui F r) = (mu)N, kus mu on hõõrdejõu koefitsient objektide ja N vahel. on tavapärane objektidevahelise vastasmõju jõud või jõud, millega nad üksteisele suruvad. Pange tähele, et staatiline hõõrdumine, mis on hõõrdumine, mis tuleneb paigal oleva objekti liikumise sundimisest, erineb liikumishõõrdumisest, mis on hõõrdumine, mis tuleneb püüdest sundida liikuvat objekti edasi liikuma.

     • Oletame, et meie 10 kg koorem ei kõigu enam, vaid pukseeritakse nüüd mööda horisontaaltasapinda köie abil. Oletame, et maakera liikumise hõõrdetegur on 0,5 ja meie koormus liigub ühtlase kiirusega, kuid me peame andma sellele kiirenduse 1 m/s 2 . See probleem toob kaasa kaks olulist muudatust – esiteks ei pea me enam arvutama tõmbejõudu raskusjõu suhtes, kuna meie köis ei hoia rippuvat raskust. Teiseks peame arvutama nii hõõrdumisest kui ka koormuse massi kiirenemisest tingitud pinge. Peame otsustama järgmise:
       • Normaaljõud (N) = 10 kg & × 9,8 (raskuskiirendus) = 98 N
       • Liikumise hõõrdejõud (F r) = 0,5 × 98 N = 49 njuutonit
       • Kiirendusjõud (F a) = 10 kg × 1 m/s 2 = 10 njuutonit
       • Kogupinge = F r + F a = 49 + 10 = 59 njuutonit.

     Mitme keerme pingutusjõu arvutamine

     1. Tõstke ploki abil vertikaalseid paralleelseid raskusi. Rihmarattad on lihtsad mehhanismid, mis koosnevad rippkettast, mis võimaldab muuta trossi pingutusjõu suunda. Lihtsa rihmaratta konfiguratsiooni korral jookseb köis või tross rippuvast raskusest kuni rihmarattani, seejärel alla teise raskuseni, luues seeläbi kaks trossi või trossi osa. Igal juhul on pinge igas sektsioonis sama, isegi kui mõlemad otsad on pingutatud erineva suurusega jõududega. Plokis vertikaalselt riputatud kahe massiga süsteemi puhul on tõmbejõud võrdne 2g(m 1)(m 2)/(m 2 +m 1), kus "g" on raskuskiirendus, "m 1" on esimese objekti mass, “ m 2 ” – teise objekti mass.

        • Pange tähele järgmist: füüsilised probleemid eeldavad seda plokid on ideaalsed- neil ei ole massi, hõõrdumist, nad ei purune, ei deformeeru ega eraldu neid toetavast trossist.
        • Oletame, et meil on kaks raskust, mis on vertikaalselt riputatud köie paralleelsetes otstes. Ühe raskuse mass on 10 kg ja teise 5 kg. Sel juhul peame arvutama järgmise:
          • T = 2 g (m 1) (m 2) / (m 2 + m 1)
          • T = 2 (9,8) (10) (5)/(5 + 10)
          • T = 19,6 (50)/(15)
          • T = 980/15
          • T= 65,33 njuutonit.
        • Pange tähele, et kuna üks raskus on raskem, kõik teised elemendid on võrdsed, hakkab see süsteem kiirendama, mistõttu 10 kg kaal liigub allapoole, põhjustades teise raskuse tõusu.

     2. Riputage raskused mitteparalleelsete vertikaalsete nööridega rihmarataste abil. Tihti kasutatakse plokke pingejõu suunamiseks muus suunas kui alla või üles. Kui näiteks koorem riputatakse vertikaalselt trossi ühest otsast ja teine ​​ots hoiab koormat diagonaaltasandil, siis on rihmarataste mitteparalleelne süsteem kolmnurga kuju, mille punktides on nurgad. esimene koormus, teine ​​ja rihmaratas ise. Sel juhul sõltub trossi pinge nii raskusjõust kui ka tõmbejõu komponendist, mis on paralleelne köie diagonaalosaga.

        • Oletame, et meil on süsteem vertikaalselt rippuva 10 kg (m 1 ) koormusega, mis on ühendatud 5 kg (m 2) koormusega, mis on asetatud 60 kraadise kaldega tasapinnale (see kalle eeldatakse olevat hõõrdevaba). Trossi pinge leidmiseks on kõige lihtsam luua esmalt koormusi kiirendavate jõudude võrrandid. Edasi toimime nii:
          • Rippraskus on raskem, puudub hõõrdumine, seega teame, et see kiireneb allapoole. Trossi pinge tõmbub ülespoole, nii et see kiireneb resultantjõu F = m 1 (g) - T või 10(9,8) - T = 98 - T suhtes.
          • Teame, et kaldtasandil olev mass kiireneb ülespoole. Kuna sellel puudub hõõrdumine, teame, et pinge tõmbab koormuse mööda tasapinda üles ja tõmbab alla ainult teie enda kaal. Kaldu alla tõmbava jõu komponent arvutatakse mgsin(θ), seega meie puhul võime järeldada, et see kiireneb resultantjõu suhtes F = T - m 2 (g)sin(60) = T - 5( 9,8)(0,87) = T - 42,14.
          • Kui võrdsustame need kaks võrrandit, saame 98 - T = T - 42,14. Leiame T ja saame 2T = 140,14 või T = 70,07 njuutonit.

     3. Kasutage objekti riputamiseks mitut nööri. Lõpetuseks kujutame ette, et objekt on riputatud "Y-kujulise" trossisüsteemi külge – kaks trossi on kinnitatud lakke ja kohtuvad keskpunktis, kust ulatub välja kolmas raskusega köis. Kolmanda trossi pinge on ilmne - lihtne pinge raskusjõust või m(g). Ülejäänud kahe trossi pinged on erinevad ja peavad moodustama jõu, mis on võrdne vertikaalasendis ülespoole suunatud raskusjõuga ja mõlemas horisontaalses suunas nulliga, eeldades, et süsteem on puhkeasendis. Trossi pinge sõltub rippuvate koormate massist ja nurgast, mille all iga tross on laest kallutatud.

        • Oletame, et meie Y-kujulises süsteemis on põhjaraskus massiga 10 kg ja see on riputatud kahele köiele, millest üks moodustab laega 30-kraadise nurga ja teine ​​60-kraadise nurga. Kui me peame leidma pinge igas köises, peame arvutama pinge horisontaalsed ja vertikaalsed komponendid. T 1 (pinge trossis, mille kalle on 30 kraadi) ja T 2 (pinge trossis, mille kalle on 60 kraadi) leidmiseks peate lahendama:
          • Trigonomeetria seaduste kohaselt on suhe T = m(g) ning T 1 ja T 2 võrdne iga trossi ja lae vahelise nurga koosinusega. T 1 puhul cos(30) = 0,87, nagu T 2 puhul, cos(60) = 0,5
          • T 1 ja T 2 leidmiseks korrutage põhjatrossi pinge (T=mg) iga nurga koosinusega.
          • T 1 = 0,87 × m(g) = 0,87 × 10 (9,8) = 85,26 njuutonit.
          • T2 = 0,5 × m(g) = 0,5 × 10 (9,8) = 49 njuutonit.

  Definitsioon

  Pingutusjõud defineeritud kui keermele rakendatud jõudude resultant, mis on suuruselt võrdne sellega, kuid on suunatud vastassuunas. Pingutusjõudu näitav sümbol (täht) puudub. Seda tähistatakse lihtsalt ja , ja . Matemaatiliselt saab niidi pingutusjõu määratluse kirjutada järgmiselt:

  kus = kõigi keermele mõjuvate jõudude vektorsumma. Keerme pingutusjõud on alati suunatud piki keerme (või vedrustust).

  Kõige sagedamini käsitletakse probleeme ja näiteid niitiga, mille massi võib tähelepanuta jätta. Teda nimetatakse kaalutuks.

  Teine oluline keerme tunnus tõmbejõu arvutamisel on selle pikenemine. Kui uurida kaalutut ja venimatut niiti, siis loetakse, et selline niit juhib lihtsalt jõudu läbi iseenda. Juhul, kui on vaja arvestada niidi venitusega, kohaldatakse Hooke'i seadust, antud juhul:

  kus k on keerme jäikuse koefitsient ja keerme pikenemine venitamisel.

  Ühikud keerme pinge mõõtmiseks

  Keerme pinge (nagu ka mis tahes jõu) põhimõõtühik SI-süsteemis on: [T]=N

  GHS-is: [T]=din

  Näited probleemide lahendamisest

  Näide

  Harjutus. Kaalutu, venimatu niit peab vastu tõmbejõule T=4400N. Millise maksimaalse kiirendusega saab tõsta koormat massiga m = 400 kg, mis riputatakse sellele keermele nii, et see ei puruneks?

  Lahendus. Joonistame joonisel 1 kõik koormusele mõjuvad jõud ja kirjutame üles Newtoni teise seaduse. Me käsitleme keha materiaalseks punktiks, kõik jõud rakendatakse keha massikeskmele.

  

  kus on niidi pingutusjõud. Kirjutame võrrandi (1.1) projektsiooni Y-teljele:

  Avaldisest (1.2) saame kiirenduse:

  Kõik ülesande andmed on esitatud SI-ühikutes, teeme arvutused:

  m/s 2

  Vastus. a = 1,2 m/s 2

  Näide

  Harjutus. Keerme külge kinnitatud kuul massiga m = 0,1 kg (joonis 2) liigub ringjoonel, mis paikneb horisontaaltasandil. Leia keerme tõmbejõu moodul, kui keerme pikkus on l=5 m, ringi raadius R=3 m.

  

  Lahendus. Kirjutame üles Newtoni teise seaduse jõudude kohta, mis rakenduvad tsentripetaalse kiirendusega ringis pöörlevale kuulile:

  Leiame selle võrrandi projektsioonid joonisel 2 näidatud X- ja Y-telgedele.