Siła wypadkowa jest sumą wszystkich sił działających na to samo ciało. Kiedy ciało lub przedmiot są poddane działaniu kilku sił jednocześnie, następuje skutek. Działające siły można zastąpić pojedynczą siłą, która wywołuje ten sam efekt. To tylko siła wypadkowa siła znany również jako siła netto, a reprezentowana jest przez symbol K R .
Efekt wywołany przez F R będzie zależał od jego wielkości, kierunku i kierunku. Wielkości fizyczne, które mają kierunek i zwrot, są wielkościami wektorowymi.
Siły wypadkowe. Autor: Ilevanat (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rezultanta.JPG), źródło Wikimedia Commons
Ponieważ siły działające na ciało są wielkościami wektorowymi, wypadkowa siła F R jest sumą wektorów wszystkich sił i może być przedstawiona graficznie za pomocą strzałki wskazującej ich kierunek i kierunek.
Dzięki wypadkowej sile problem ciała, na które działa kilka sił, zostaje uproszczony poprzez zredukowanie go do jednej działającej siły.
Formuła
Matematyczna reprezentacja siły wypadkowej jest sumowaniem wektorowym sił.
F R = ∑ F (1)
∑ F = F 1 + F 2 + F 3 +… F N (2)
F R = siła wynikowa
∑ F = suma sił
Zauważ, że wypadkowa siła wyrażenia (6) nie jest wyróżniona pogrubioną czcionką, a dzieje się tak, ponieważ wyraża ona tylko wartość liczbową. Kierunek jest określony przez kąt θ x .
Wyrażenie (6) obowiązuje dla sił działających w tej samej płaszczyźnie. Gdy siły działają w przestrzeni, składowa z siły jest brana pod uwagę podczas pracy z elementami prostokątnymi.
Rozwiązane ćwiczenia
Określone są wszystkie składowe x i y sił działających na ciało. Siła F 1 ma tylko jedną składową poziomą na osi x. Siła F 2 ma dwie składowe F 2x i F 2y, które są otrzymywane z funkcji sinus i cosinus kąta 30 °.
F 1x = F 1 = 70N
F 2x = F 2 cos 30 ° = 40 N. cos 30 ° = 34,64 N.
F 1y = 0
F 2y = F 2 sin 30 ° = 40 sin 30 ° = 20N
∑ F x = 70 N + 34,64 N = 104,64 N.
∑ F y = 20N + 0 = 20N
Po określeniu sił wypadkowych na osi xiy uzyskuje się wartość liczbową siły wypadkowej.
F R 2 = (∑ F x ) 2 + (∑ F y ) 2
Siła wypadkowa jest pierwiastkiem kwadratowym z sumy kwadratów składowych sił
F R = √ (104,64N) 2 + (20N) 2
F R = 106,53 N.
Kąt utworzony przez wypadkową siłę F R otrzymuje się z następującego wyrażenia:
θ x = tan -1 (∑ F y / ∑ F x )
θ x = tan -1 (20 N / 104,64 N) = 10,82 °
Wypadkowa siła F R ma wielkość 106,53 N i ma kierunek określony przez kąt 10,82 °, jaki tworzy z poziomem.
Bibliografia
- Dola, G, Duffy, M i Percival, A. Physics. Hiszpania: Heinemann, 2003.
- Avison, J H. Świat fizyki. Indie: Thomas Nelson and Sons, 1989.
- Pinsent, M. Procesy fizyczne. Wielka Brytania: Nelson Thomas, 2002.
- Yadav, S K. Inżynieria Mechanika. Delhi: Discovery Publishing House, 2006.
- Serway, RA i Jewett, J W. Physics for Scientists and Engineers. Kalifornia, USA: Brooks / Cole, 2010.