Theneto silaje vektorski zbroj svih sila koje djeluju na tijelo. (Sjetimo se da je sila potisak ili povlačenje.) SI jedinica za silu je njutn (N), gdje je 1 N = 1 kgm / s2.
\ bold {F_ {net}} = \ bold {F_1 + F_2 + F_3 + ...}
Newtonov prvi zakon kaže da će objekt koji se podvrgava jednoličnom kretanju - što znači da miruje ili se kreće konstantnom brzinom - nastaviti to činiti ukoliko na njega ne djeluje nula sila. Newtonov drugi zakon izričito nam govori kako će se gibanje promijeniti kao rezultat ove neto sile:
\ bold {F_ {net}} = m \ bold {a}
Ubrzanje - promjena brzine tijekom vremena - izravno je proporcionalno neto sili. Također imajte na umu da su ubrzanje i neto sila vektorske veličine koje usmjeravaju u istom smjeru.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Čista sila nula NE znači nužno da je objekt zaustavljen! Neto sila od nule NE ZNAČI i da na objekt ne djeluju sile jer je moguće da više sila djeluje na takav način da se međusobno poništavaju.
Dijagrami slobodnog tijela
Prvi korak u pronalaženju neto sile na bilo kojem objektu je crtanje a
dijagram slobodnog tijela(FBD) prikazuje sve sile koje djeluju na taj objekt. To se postiže predstavljanjem svakog vektora sile kao strelice koja potječe iz središta predmeta i usmjeravanja u smjeru u kojem sila djeluje.Na primjer, pretpostavimo da knjiga sjedi na stolu. Sile koje djeluju na nju bile bi sila gravitacije na knjigu koja djeluje prema dolje i normalna sila stola na knjigu koja djeluje prema gore. Dijagram slobodnog tijela ovog scenarija sastojao bi se od dvije strelice jednake duljine koje potječu od središta knjige, jedna usmjerena prema gore, a druga prema dolje.
Pretpostavimo da je ista knjiga potisnuta udesno snagom od 5 N dok se sila trenja od 3 N suprotstavila pokretu. Sada bi dijagram slobodnog tijela sadržavao strelicu od 5 N udesno i strelicu za 3 N ulijevo.
Napokon, pretpostavimo da je ista knjiga bila na nagibu i klizila prema dolje. U ovom su scenariju tri sile gravitacijska sila na knjizi koja pokazuje ravno prema dolje; normalna sila na knjigu koja pokazuje okomito na površinu; i sila trenja koja pokazuje suprotno od smjera kretanja.
Izračunavanje neto snage
Nakon što nacrtate dijagram slobodnog tijela, možete upotrijebiti zbrajanje vektora kako biste pronašli neto silu koja djeluje na objekt. Tijekom istraživanja ove ideje razmotrit ćemo tri slučaja:
Slučaj 1: Sve snage leže na istoj liniji.
Ako sve sile leže na istoj crti (na primjer usmjerene samo lijevo i desno ili, na primjer, samo gore i dolje), utvrđivanje neto sile je kao izravno kao dodavanje veličina sila u pozitivnom smjeru i oduzimanje veličina sila u negativnom smjeru smjer. (Ako su dvije sile jednake i suprotne, kao što je slučaj s knjigom naslonjenom na stol, neto sila = 0)
Primjer:Razmislite o tome kako lopta od 1 kg pada zbog gravitacije, iskusivši silu otpora zraka od 5 N. Na njemu postoji sila prema dolje zbog gravitacije od 1 kg × 9,8 m / s2 = 9,8 N, a sila prema gore od 5 N. Ako koristimo konvenciju da je gore pozitivno, tada je neto sila 5 N - 9,8 N = -4,8 N, što ukazuje na neto silu od 4,8 N u smjeru prema dolje.
Slučaj 2: Sve sile leže na okomitim osima i dodaju se na 0 duž jedne osi.
U ovom slučaju, zbog sila koje se u jednom smjeru dodaju na 0, trebamo se usredotočiti samo na okomiti smjer pri određivanju neto sile. (Iako nam znanje da sile u prvom smjeru dodaju na 0, ponekad nam može dati informacije o sile u okomitom smjeru, kao kod određivanja sila trenja u smislu normalne sile magnitude.)
Primjer:Automobil igračaka težine 0,25 kg gurnut je po podu snagom od 3 N koja djeluje udesno. Sila trenja od 2 N djeluje suprotstavljena ovom kretanju. Imajte na umu da gravitacija također djeluje prema dolje na ovaj automobil snagom od 0,25 kg × 9,8 m / s2= 2,45 N, a normalna sila djeluje prema gore, također s 2,45 N.(Kako to znamo? Budući da se ne mijenja promjena kretanja u okomitom smjeru dok se automobil gura po podu, stoga neto sila u okomitom smjeru mora biti 0.)Zbog toga se sve pojednostavljuje na jednodimenzionalni slučaj, jer su jedine sile koje se ne poništavaju u jednom smjeru. Tada je neto sila na automobilu 3 N - 2 N = 1 N udesno.
Slučaj 3: Sve sile nisu ograničene na liniju i ne leže na okomitim osi.
Ako znamo u kojem će smjeru biti ubrzanje, odabrat ćemo koordinatni sustav gdje taj smjer leži na pozitivnoj osi x ili pozitivnoj osi y. Odatle lomimo svaki vektor sile na x- i y-komponente. Budući da je kretanje u jednom smjeru konstantno, zbroj sila u tom smjeru mora biti 0. Tada sile u drugom smjeru jedini doprinose neto sili i ovaj se slučaj sveo na slučaj 2.
Ako ne znamo u kojem će smjeru biti ubrzanje, možemo odabrati bilo koju kartezijansku koordinatu sustavu, iako je obično najprikladnije odabrati onaj u kojem jedna ili više sila leži na os. Razbijte svaki vektor sile na x- i y-komponente. Odredite neto silu uxsmjer i neto sila ugsmjer odvojeno. Rezultat daje x- i y-koordinate neto sile.
Primjer:Automobil od 0,25 kg kotrlja se bez gravitacije bez trenja niz nagib od 30 stupnjeva.
Koristit ćemo koordinatni sustav poravnat s rampom kako je prikazano. Dijagram slobodnog tijela sastoji se od gravitacije koja djeluje ravno prema dolje i normalne sile koja djeluje okomito na površinu.
Moramo razbiti gravitacijsku silu na x- i y-komponente, što daje:
F_ {gx} = F_g \ sin (\ theta) \\ F_ {gy} = F_g \ cos (\ theta)
Budući da je kretanje ugsmjer je konstantan, znamo da je neto sila ugsmjer mora biti 0:
F_N - F_ {gy} = 0
(Napomena: Ova nam jednadžba omogućuje određivanje veličine normalne sile.)
U smjeru x jedina sila jeFgx, stoga:
F_ {mreža} = F_ {gx} = F_g \ sin (\ theta) = mg \ sin (\ theta) = 0,25 \ puta9,8 \ puta \ sin (30) = 1,23 \ tekst {N}
Kako pronaći ubrzanje iz neto sile
Nakon što odredite svoj vektor neto sile, pronalaženje ubrzanja objekta jednostavna je primjena Newtonovog drugog zakona.
\ bold {F_ {net}} = m \ bold {a} \ implicira \ bold {a} = \ frac {\ bold {F_ {net}}} {m}
U prethodnom primjeru automobila težine 0,25 kg koji se kotrljao niz rampu, neto sila iznosila je 1,23 N niz rampu, pa bi ubrzanje bilo:
\ bold {a} = \ frac {\ bold {F_ {mreža}}} {m} = \ frac {1,23} {0,25} = 4,92 \ text {m / s} ^ 2 \ text {niz rampu}