Thenetojõudon kõigi kehale mõjuvate jõudude vektorite summa. (Tuletame meelde, et jõud on tõuge või tõmme.) Jõu SI ühik on njuuton (N), kus 1 N = 1 kgm / s2.
\ bold {F_ {net}} = \ bold {F_1 + F_2 + F_3 + ...}
Newtoni esimene seadus ütleb, et ühtlast liikumist läbiv objekt - see tähendab, et see on puhkeseisundis või liigub püsiva kiirusega - jätkab seda ka siis, kui sellele ei reageeri nullist erinev jõud. Newtoni teine seadus ütleb meile sõnaselgelt, kuidas liikumine selle netojõu tagajärjel muutub:
\ bold {F_ {net}} = m \ bold {a}
Kiirendus - kiiruse muutus ajas - on otseselt proportsionaalne netojõuga. Pange tähele ka, et nii kiirendus kui ka netojõud on vektorsuurused, mis osutavad samas suunas.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Nulljõud ei tähenda tingimata, et objekt on peatatud! Nulljõud null ei tähenda ka seda, et objektile ei toimiks jõude, kuna mitmel jõul on võimalik toimida nii, et nad üksteist tühistaksid.
Vaba keha skeemid
Esimene samm mis tahes objekti netojõu leidmiseks on a joonistamine
Oletame näiteks, et raamat istub laual. Sellele mõjuvad jõud oleksid raamatule mõjuv raskusjõud, mis toimiks allapoole, ja tavaline laua jõud raamatule, toimides ülespoole. Selle stsenaariumi vaba keha skeem koosneks kahest võrdse pikkusega noolest, mis pärinevad raamatu keskelt, üks ülespoole ja teine allapoole.
Oletame, et sama raamatut lükati paremale 5 N jõuga, samal ajal kui 3-N hõõrdejõud vastas liikumisele. Nüüd hõlmaks vaba keha skeem 5-N noolt paremal ja 3-N noolt vasakul.
Lõpuks oletame, et sama raamat oli kallakul ja libises alla. Selles stsenaariumis on kolm jõudu gravitatsioonijõud raamatule, mis osutab otse alla; raamatu normaalne jõud, mis on pinnaga risti; ja hõõrdejõud, mis osutab liikumissuunale vastupidiselt.
Netojõu arvutamine
Kui olete joonistanud vaba keha skeemi, saate vektorile lisamise abil leida objektile mõjuva netojõu. Selle idee uurimisel kaalume kolme juhtumit:
1. juhtum: kõik jõud asuvad samal joonel.
Kui kõik jõud asuvad samal joonel (osutab ainult vasakule ja paremale või ainult üles ja alla), on netojõu määramine liidetakse jõudude suurused positiivses suunas ja lahutatakse jõudude suurused negatiivses suunas suund. (Kui kaks jõudu on võrdsed ja vastandlikud, nagu näiteks lauale toetuva raamatu puhul, on netojõud = 0)
Näide:Vaatleme raskusjõu mõjul langevat 1 kg kuuli, mille õhutakistusjõud on 5 N. Sellel on raskusjõu 1 kg × 9,8 m / s tõttu allapoole suunatud jõud2 = 9,8 N ja ülespoole suunatud jõud 5 N. Kui kasutada kokkulepet, et ülespoole on positiivne, siis on netojõud 5 N - 9,8 N = -4,8 N, mis näitab netojõudu 4,8 N allapoole.
2. juhtum: kõik jõud asuvad risti asetsevatel telgedel ja lisavad 0 mööda piki ühte telge.
Sellisel juhul peame 0-ga ühes suunas lisanduvate jõudude tõttu keskenduma netojõu määramisel ainult risti suunale. (Ehkki teadmine, et esimeses suunas liikuvad jõud lisavad nulli, võib mõnikord anda meile teavet selle kohta jõud risti, näiteks hõõrdejõudude määramisel normaaljõu järgi suurusjärk.)
Näide:0,25 kg kaaluv mänguauto lükatakse paremale mõjuva 3-N jõuga üle põranda. Sellele liikumisele vastandumiseks toimib 2-N hõõrdejõud. Pange tähele, et gravitatsioon mõjub ka sellele autole allapoole jõuga 0,25 kg × 9,8 m / s2= 2,45 N ja normaalne jõud toimib ülespoole, samuti 2,45 N juures.(Kuidas me seda teame? Kuna vertikaalses suunas liikumine ei muutu, kui auto surutakse üle põranda, peab vertikaalsuunaline netojõud olema 0.)See muudab kõik lihtsamaks ühemõõtmelise juhtumi jaoks, sest ainsad jõud, mis ei kustu, on kõik ühes suunas. Neto jõud autole on siis 3 N - 2 N = 1 N paremale.
3. juhtum: kõik jõud ei piirdu joonega ega asu risti asetsevatel telgedel.
Kui teame, mis suunas kiirendus toimub, valime koordinaatsüsteemi, kus see suund asub positiivsel x-teljel või positiivsel y-teljel. Sealt jagame iga jõuvektori x- ja y-komponentideks. Kuna ühes suunas liikumine on konstantne, peab selles suunas olevate jõudude summa olema 0. Teises suunas olevad jõud on siis ainsad netojõu andjad ja see juhtum on taandunud juhtumile 2.
Kui me ei tea, mis suunas kiirendus toimub, võime valida mis tahes ristküliku koordinaadid süsteem, kuigi tavaliselt on kõige mugavam valida selline, milles üks või mitu jõudu asuvad telg. Murra iga jõuvektor x- ja y-komponentideks. Määrake netojõudxsuund ja netojõudysuund eraldi. Tulemus annab netojõu x- ja y-koordinaadid.
Näide:0,25-kilogrammine auto veereb raskusjõu mõjul hõõrdumiseta 30-kraadise kaldega alla.
Kasutame joonisel näidatud kaldteega joondatud koordinaatide süsteemi. Vaba keha skeem koosneb gravitatsioonist, mis toimib otse allapoole, ja normaaljõust, mis toimib risti pinnaga.
Peame gravitatsioonijõu jaotama x- ja y-komponentideks, mis annab:
F_ {gx} = F_g \ sin (\ teeta) \\ F_ {gy} = F_g \ cos (\ teeta)
Alates liikumisestysuund on konstantne, me teame, et netojõudysuund peab olema 0:
F_N - F_ {gy} = 0
(Märkus: see võrrand võimaldab meil määrata normaaljõu suuruse.)
X-suunas on ainus jõudFgxseega:
F_ {net} = F_ {gx} = F_g \ sin (\ teeta) = mg \ sin (\ teeta) = 0,25 korda9,8 korda \ sin (30) = 1,23 tekst {N}
Kuidas leida kiirust netojõust
Kui olete oma netojõuvektori kindlaks määranud, on objekti kiirenduse leidmine Newtoni teise seaduse lihtne rakendus.
\ bold {F_ {net}} = m \ bold {a} \ tähendab \ bold {a} = \ frac {\ bold {F_ {net}}} {m}
Eelmises 0,25 kg kaaluva auto kaldteelt veereva näite korral oli kasulik jõud kaldteelt alla 1,23 N, seega oleks kiirendus järgmine:
\ bold {a} = \ frac {\ bold {F_ {net}}} {m} = \ frac {1.23} {0.25} = 4.92 \ text {m / s} ^ 2 \ text {mööda kaldteed}