Բովանդակություն

• Քայլեր

Ֆիզիկայում լարային լարումը լարային, մալուխային կամ նմանատիպ առարկայի կողմից մեկ կամ մի քանի այլ օբյեկտների վրա գործադրվող ուժ է: Thingանկացած բան, որը քաշվում է, կախված է, սնուցվում է կամ լարվում է լարի վրա, առաջացնում է լարվածություն: Այլ ուժերի նման, լարվածությունը կարող է փոխել օբյեկտի արագությունը կամ դեֆորմացնել այն: Լարերի լարվածության հաշվարկը կարևոր հմտություն է ոչ միայն ֆիզիկա մասնագիտությամբ ուսանողների, այլ նաև ինժեներների և ճարտարապետների համար, ովքեր պետք է հաշվարկեն ՝ իմանալու համար, թե արդյոք օգտագործվող լարը կարող է դիմակայել լարի լարմանը: հարվածային օբյեկտ ՝ նախքան աջակցության լծակը բաց թողնելը. Կարդացեք 1-ին քայլը ՝ սովորելու, թե ինչպես կարելի է հաշվարկել լարումը բազմաբնակարան համակարգում:

Քայլեր

2-ի մեթոդ 1. Որոշեք մեկ մետաղալարի լարվածության ուժը

1. 

   
   
   Որոշեք լարի ծայրերում առկա լարվածությունը: Լարի վրա լարվածությունը երկու ծայրերով էլ լարվածության ենթարկվելու արդյունք է: Կրկնել «ուժ = զանգված × արագացում բանաձեւը», Ենթադրելով, որ լարը քաշվում է շատ ամուր, օբյեկտի քաշի կամ արագացման ցանկացած փոփոխություն փոխում է լարվածությունը: Մի մոռացեք ուժի պատճառած արագացման գործոնը. Նույնիսկ եթե համակարգը հանգստի վիճակում է, համակարգում ամեն ինչ դեռ կտուժի այս ուժից: Մենք ունենք T = (m × g) + (m × a) ձգման բանաձև, որտեղ «g» - ը համակարգի օբյեկտների ծանրության պատճառով արագացումն է, իսկ «a» - ը `օբյեկտի հատուկ արագացումը:
   • Ֆիզիկայում, խնդիրները լուծելու համար, մենք հաճախ ենթադրում ենք, որ լարը գտնվում է «իդեալական պայմաններում».
   • Օրինակ ՝ դիտարկեք պարաններից կախված քաշից բաղկացած օբյեկտների համակարգը, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Երկու օբյեկտներն էլ չեն շարժվում, քանի որ գտնվում են հանգստյան վիճակում: Դիրք, մենք գիտենք, որ հավասարակշռության մեջ ծանրության դեպքում դրա վրա գործող պարանի լարումը պետք է հավասար լինի ինքնահոսին: Այլ կերպ ասած, Force (F_տ) = Ձգողականություն (._է) = մ × գ
     • Ենթադրելով 10 կ քաշ, լարվածության ուժը 10 կգ × 9,8 մ / վ = է 98 Նյուտոն

2. 

   
   
   Հիմա ավելացնենք արագացումը: Չնայած ուժը լարվածության ուժի վրա ազդող միակ գործոնը չէ, բայց յուրաքանչյուր այլ ուժ, կապված լարի պահող օբյեկտի արագացման հետ, ունի նույն ունակությունը: Օրինակ, եթե մենք կիրառում ենք կախված առարկայի շարժումը փոխող ուժ, ապա այդ օբյեկտի արագացող ուժը (զանգված × արագացում) կավելանա լարվածության ուժի արժեքին:
   • Մեր օրինակում. Թող 10 կգ քաշը կախված լինի պարանից, բայց նախկինում փայտե փնջին ամրացնելու փոխարեն մենք պարանն ուղղահայաց քաշում ենք 1 մ / վ արագությամբ: Այս դեպքում պետք է ներառվի ինչպես ծանրության, այնպես էլ ծանրության արագացումը: Հաշվարկը հետևյալն է.
     • Ֆ_տ =_է + մ ա
     • Ֆ_տ = 98 + 10 կգ × 1 մ / վ
     • Ֆ_տ = 108 նյուտոն:

3. 

   
   
   Հաշվեք ռոտացիայի արագացումը: Պտտվող առարկան ֆիքսված կենտրոնում պտտվում է լարի միջոցով (ճոճանակի պես) առաջացնում է լարվածություն ճառագայթային ուժի հիման վրա: Radառագայթային ուժը նույնպես լրացուցիչ դեր է խաղում լարվածության մեջ, քանի որ այն նույնպես «քաշում է» առարկան դեպի ներս, բայց այստեղ ուղիղ ուղղությամբ քաշվելու փոխարեն, այն քաշում է աղեղ: Որքան արագ է առարկան պտտվում, այնքան մեծ է ճառագայթային ուժը: Radառագայթային ուժ (F_գ) հաշվարկվում է օգտագործելով m × v / r բանաձեւը, որտեղ «m» - ը զանգված է, «v» - արագությունը, իսկ «r» - ը օբյեկտի աղեղ պարունակող շրջանագծի շառավիղն է:
   • Քանի որ ճառագայթային ուժի ուղղությունը և մեծությունը փոխվում են օբյեկտի շարժման ընթացքում, փոխվում է նաև ընդհանուր լարվածության ուժը, քանի որ այդ ուժը առարկան ձգում է լարին զուգահեռ ուղղությամբ և դեպի կենտրոն: Հիշեք նաև, որ ձգողականությունը միշտ դեր է խաղում ճիշտ գծային ուղղությամբ: Մի խոսքով, եթե առարկան ճոճվում է ուղիղ ուղղությամբ, ապա լարի լարումը առավելագույնի կհասնի աղեղի ամենացածր կետում (ճոճանակով, այն անվանում ենք հավասարակշռության դիրք), երբ գիտենք, որ օբյեկտը այնտեղ ամենաարագը կտեղափոխվի, իսկ ծայրերում ՝ ամենավառ:
   • Մենք դեռ օգտագործում ենք քաշի և պարանի օրինակ, բայց քաշելու փոխարեն թողնում ենք, որ քաշը ճոճանակի նման դողանա: Ենթադրենք, պարանը ունի 1,5 մետր երկարություն, իսկ քաշը շարժվում է 2 մ / վրկ-ով, երբ այն գտնվում է հավասարակշռության մեջ: Այս դեպքում լարումը հաշվարկելու համար մենք պետք է ձգողության պատճառով հաշվարկենք ձգումը, կարծես այն չի շարժվում 98 Նյուտոնի պես, ապա հաշվարկենք լրացուցիչ ճառագայթային ուժը հետևյալ կերպ.
     • Ֆ_գ = մ × վ / ռ
     • Ֆ_գ = 10 × 2/1.5
     • Ֆ_գ = 10 × 2,67 = 26,7 Նյուտոն:
     • Այսպիսով, ընդհանուր լարվածությունը 98 + 26,7 = է 124.7 Նյուտոն.

4. 

   Հասկացեք, որ լարի լարումը տարբեր կլինի օբյեկտի տարբեր դիրքերում `շարժվող աղեղի վրա: Ինչպես նշվեց վերեւում, օբյեկտի շարժման ընթացքում օբյեկտի ճառագայթային ուժի թե՛ ուղղությունը, թե՛ մեծությունը փոխվում են: Այնուամենայնիվ, չնայած ձգողականությունը մնում է նույնը, ձգողականության կողմից ստեղծված լարվածությունը դեռ կփոխվի, ինչպես միշտ: Երբ առարկան հավասարակշռության մեջ է, ձգողականության ուժը կլինի ուղղահայաց, լարվածության ուժը ՝ նույնպես, բայց երբ առարկան այլ դիրքում է, այս երկու ուժերը միասին կստեղծեն որոշակի անկյուն: Հետևաբար, լարվածության ուժերը «չեզոքացնում» են ձգողականության մի մասը ՝ ամբողջովին ձուլվելու փոխարեն:
   • Ձգողականությունը երկու վեկտորի բաժանելը կօգնի ձեզ ավելի լավ տեսնել այս սահմանումը: Ուղղահայաց օբյեկտի շարժման ուղղությամբ ցանկացած կետում լարը ստեղծում է «θ» անկյուն անկյունից կենտրոնից դեպի օբյեկտի հավասարակշռության դիրքի ուղով: Տեղաշարժվելիս ձգողականությունը (մ × գ) կբաժանվի երկու վեկտորի ՝ մգսին (θ) ասիմպտոտիկ դեպի հավասարակշռության դիրքի շարժվող աղեղին: Իսկ mgcos- ը (θ) զուգահեռ է հակառակ ուղղությամբ լարվածությանը: Դրանով մենք տեսնում ենք, որ լարվածությունը պետք է լինի միայն mgcos- ի (θ) դեմ `դրա արձագանքը` ոչ բոլոր ծանրության (բացառությամբ այն ժամանակ, երբ օբյեկտը հավասարակշռության մեջ է, այդ ուժերը գտնվում են նույն ուղղությամբ և նույն ուղղությամբ):
   • Այժմ թողեք 15 աստիճան ուղղահայաց անկյուն ունեցող ցնցիչի միջով ՝ շարժվելով 1,5 մ / վ արագությամբ: Այսպիսով, մենք լարումը հաշվարկում ենք հետեւյալ կերպ.
     • Ձգողության ուժով ստեղծված առաձգական ուժ (T_է) = 98cos (15) = 98 (0.96) = 94.08 Newton
     • Radառագայթային ուժ (F_գ) = 10 × 1,5 / 1,5 = 10 × 1,5 = 15 նյուտոն
     • Ընդհանուր ուժ = T_է + Ֆ_գ = 94.08 + 15 = 109.08 Նյուտոն.

5. 

   Հաշվեք շփման ուժը: Քաշված ցանկացած առարկա շփման միջոցով ստեղծում է «քաշելու» ուժ մեկ այլ առարկայի (կամ հեղուկի) մակերեսի վրա, և այդ ուժը որոշակիորեն փոխում է լարվածության ուժը: 2 օբյեկտի շփման ուժը այս դեպքում նույնպես հաշվարկվելու է այնպես, ինչպես մենք սովորաբար անում ենք. Ուժը, որը փակվում է (սովորաբար նշվում է որպես F_ռ) = (mu) N, որտեղ mu- ն շփման գործակիցն է, երբ N- ն երկու օբյեկտի կողմից գործադրվող ուժն է, կամ մեկ առարկայի սեղմման ուժը մյուսի վրա: Ուշադրություն դարձրեք, որ ստատիկ շփումը տարբերվում է դինամիկ շփումից. Ստատիկ շփումը արդյունք է այն բանի, որ օբյեկտը շարժվի հանգստից դեպի շարժում, և որ դինամիկ շփումը արտադրվում է, մինչդեռ օբյեկտը պահպանում է իր շարժումը:
   • Ենթադրենք, որ մենք ունենք 10 կգ քաշ, բայց այժմ այն ​​հորիզոնական կերպով քարշ է գալիս հատակով: Հատակին դինամիկ շփման գործակիցը թող լինի 0,5, իսկ սկզբնական քաշը ունի հաստատուն արագություն, բայց հիմա այն ավելացնում ենք 1 մ / վ արագությամբ: Այս նոր խնդիրը երկու կարևոր փոփոխություն ունի. Նախ, մենք այլևս չենք հաշվարկում ձգողականության պատճառով առաջացած լարվածությունը, քանի որ այժմ լարվածությունն ու ձգողությունը չեն չեղարկում միմյանց: Երկրորդ, մենք պետք է ավելացնենք շփում և արագացում: Հաշվարկն այսպիսի տեսք ունի.
     • Նորմալ ուժ (N) = 10 կգ 9.8 (ինքնահոս արագացում) = 98 Ն
     • Դինամիկ շփման ուժ (F_ռ) = 0,5 × 98 N = 49 նյուտոն
     • Արագացման ուժ (F_ա) = 10 կգ 1 մ / վ = 10 նյուտոն
     • Լարվածության ընդհանուր ուժ = F_ռ + Ֆ_ա = 49 + 10 = 59 Նյուտոն
   գովազդ

2-ի մեթոդ 2. Բազմալար համակարգի լարվածության ուժի որոշում

1. 

   Pulուգահեռ ուղղությամբ փաթեթ քաշելու համար օգտագործեք ճախարակներ: Պուլին պարզ մեխանիկական մեքենա է, որը բաղկացած է շրջանաձեւ սկավառակից, որը փոխում է ուժի ուղղությունը: Պարզ ճախարակային համակարգում պարանը կամ մալուխը հոսում է դեպի ճախարակ և այնուհետև կրկին իջնում ​​՝ կազմելով երկլար համակարգ: Այնուամենայնիվ, անկախ նրանից, թե որքան ինտենսիվ եք քաշում ծանր առարկա, երկու «լարերի» լարվածությունը հավասար է: 2 նման կշիռների և 2 նման լարերի համակարգում ձգման ուժը հավասար է 2 գ (մ)₁) (մ₂) / (մ₂+ մ₁), որտեղ «g» - ը ծանրության արագացում է, «մ₁«օբյեկտի զանգվածն է 1, իսկ« մ₂«օբյեկտի զանգվածն է 2:
   • Ուշադրություն դարձրեք, սովորաբար ֆիզիկայում մենք կկիրառենք «իդեալական ճախարակ» ՝ ոչ մի քաշ կամ աննշան զանգված, առանց շփման, ճախարակը չի խափանվում և չի ընկնում մեքենայից: Նման ենթադրությունները շատ ավելի հեշտ կլինի հաշվարկել:
   • Օրինակ, մենք ունենք 2 կշիռ, որոնք կախված են ուղղահայաց 2 ճախարակի վրա: 1 քաշը կշռում է 10 կգ, պտուղը ՝ 2 կգ: Լարվածության ուժը հաշվարկվում է հետեւյալ կերպ.
     • T = 2 գ (մ₁) (մ₂) / (մ₂+ մ₁)
     • T = 2 (9.8) (10) (5) / (5 + 10)
     • T = 19,6 (50) / (15)
     • T = 980/15
     • T = 65,33 նյուտոն:
   • Ուշադրություն դարձրեք, քանի որ կա մեկ քաշ և մեկ լույս, համակարգը կշարժվի, քաշը կշարժվի դեպի ներքև, իսկ փոքր քաշը ՝ հակառակը:
2. Փաթեթը ոչ զուգահեռ ուղղությամբ քաշելու համար օգտագործեք ճախարակներ: Սովորաբար օգտագործում եք ճախարակ `օբյեկտի ուղղությունը վեր կամ վար ուղղելու համար: Բայց եթե, մի քաշը ճիշտ կախված է պարանի մի ծայրին, իսկ մյուսը թեքված հարթության վրա է, ապա մենք կունենանք ոչ զուգահեռ ճախարակային համակարգ, որը բաղկացած է ճախարակից և երկու քաշից: Ձգման ուժն այժմ լրացուցիչ ազդեցություն կունենա ինքնահոսից և քաշված հարթության վրա քաշվելուց:
   • 10 կգ ուղղահայաց քաշի համար (մ)₁) և 5 կգ (մ քաշով թեք ինքնաթիռի քաշը)₂), թեք հարթությունը ստեղծվում է հատակին 60 աստիճանի անկյան տակ (ենթադրենք, որ ինքնաթիռն ունի աննշան շփում): Լարվածության ուժը հաշվարկելու համար նախ գտեք կշիռների շարժման ուժի հաշվարկը.
     • Ուղղակի կախված քաշը ավելի մեծ է, և քանի որ շփումը հաշվի չի առնվում, համակարգը կշարժվի դեպի ներքև ՝ քաշի ուղղությամբ: Լարի լարումը հիմա այն կքաշի վերև, ուստի շարժման ուժը ստիպված կլինի հանել լարումը. F = m₁(է) - Տ, կամ 10 (9.8) - Տ = 98 - Տ
     • Մենք գիտենք, որ թեք հարթության վրա քաշը կբարձրացվի: Քանի որ շփումը վերացվել է, լարվածությունը քաշը բարձրացնում է, և միայն քաշի քաշը քաշում է այն ներքև: Մեր առաջ քաշը քաշող բաղադրիչը մեղք է (θ): Այսպիսով, այս դեպքում մենք կշռի քաշի ուժը հաշվարկում ենք որպես ՝ F = T - m₂(է) մեղք (60) = Տ - 5 (9,8) (. 87) = Տ - 42,63:
     • Երկու օբյեկտի արագացումը հավասար է, մենք ունենք (98 - T) / մ₁ = T - 42,63 / մ₂, Այնտեղից հաշվարկվում է T = 79,54 Նյուտոն.

3. 

   Որտեղ շատ լարեր կախված են նույն առարկայից: Վերջապես, հաշվի առեք առարկաների «Y» ձևավորված համակարգը. Մյուս ծայրում առաստաղին կապված երկու լար ՝ կապված միմյանց հետ և կապված երրորդ մետաղալարով, իսկ երրորդ լարի մի ծայրը ՝ կախված քաշով: Երրորդ լարի լարվածությունն արդեն մեր առջև է. Դա պարզապես ինքնահոս է ՝ T = մգ: 1 և 2 լարերի ձգման ուժը տարբեր է, և դրանց ընդհանուր լարումը պետք է հավասար լինի ուղղահայաց ուղղությամբ ձգողությանը և զրոյի, եթե հորիզոնականը, ենթադրելով, որ համակարգը գտնվում է հանգստի վիճակում: Յուրաքանչյուր լարի համար լարվածության վրա ազդում են քաշը և յուրաքանչյուր պարան առաստաղից ստեղծված անկյունը:
   • Ենթադրենք, որ մեր Y- ձևավորված համակարգը կախված է դրա միջով, կշռում է 10 կգ, իսկ առաստաղով 2 լարերի կատարած անկյունը համապատասխանաբար 30 աստիճան և 60 աստիճան է: Եթե ​​մենք ուզում ենք հաշվարկել յուրաքանչյուր մետաղալարերի լարվածությունը, ապա պետք է հաշվի առնել յուրաքանչյուր բաղադրիչի հորիզոնական և ուղղահայաց լարումը: Ավելին, այս երկու տողերը ուղղահայաց են միմյանց, ինչը մի փոքր ավելի դյուրին է դարձնում հաշվարկը եռանկյան մեջ կիրառելով քվանտային համակարգը.
     • Հարաբերակցությունը Տ₁ կամ Տ₂ իսկ T = m (g) հավասար է առաստաղին համապատասխանող մետաղալարով ստեղծված անկյունների սինուսային արժեքներին: Մենք ստանում ենք T₁, sin (30) = 0,5 և T₂, մեղք (60) = 0,87
     • Բազմապատկեք երրորդ մետաղալարի լարումը (T = մգ) յուրաքանչյուր անկյան սինուսային արժեքով `T գտնելու համար₁ և Տ₂.
     • Տ₁ = .5 × մ (գ) = .5 × 10 (9.8) = 49 Նյուտոն
     • Տ₂ = .87 × մ (գ) = 0,87 × 10 (9,8) = 85.26 Նյուտոն.
   գովազդ