ზემოქმედების დროს მოძრავი საგნის ენერგია გარდაიქმნება სამუშაოში და ძალა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. ნებისმიერი ზემოქმედების ძალის განტოლების შესაქმნელად შეგიძლიათ დააყენოთ ენერგიის განტოლებები და იმუშაოთ ერთმანეთის ტოლი და ამოხსნათ ძალისთვის. იქიდან ზემოქმედების ძალის გამოანგარიშება შედარებით მარტივია.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
ზემოქმედების ძალის გამოსათვლელად, კინეტიკური ენერგია გავყოთ მანძილზე.
ზემოქმედება და ენერგია
ენერგია განისაზღვრება, როგორც სამუშაოს შესრულების უნარი. ზემოქმედების დროს ობიექტის ენერგია გარდაიქმნება სამუშაოში. მოძრავი ობიექტის ენერგიას კინეტიკური ენერგია ეწოდება და უდრის ობიექტის მასის ნახევარს, მისი სიჩქარის კვადრატულზე მეტს:
KE = \ frac {1] {2} mv ^ 2
დაცემის ობიექტის ზემოქმედების ძალაზე ფიქრისას შეგიძლიათ გამოთვალოთ ობიექტის ენერგია მისი ზემოქმედების წერტილში, თუ იცით სიმაღლე, საიდანაც ის დაეცა. ამ ტიპის ენერგია ცნობილია როგორც გრავიტაციული პოტენციური ენერგია და იგი უდრის ობიექტის მასას გამრავლებული სიმაღლეზე, საიდანაც იგი დაეცა და აჩქარება სიმძიმის გამო:
PE = მგ
გავლენა და სამუშაო
სამუშაო ხდება მაშინ, როდესაც ძალა ხორციელდება ობიექტის გარკვეული მანძილის გადასაადგილებლად. ამიტომ, სამუშაო ტოლია ძალის გამრავლებული მანძილზე:
W = Fd
იმის გამო, რომ ძალა არის სამუშაო კომპონენტი და გავლენა არის ენერგიის გარდაქმნა სამუშაოში, თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ენერგიის განტოლებები და იმუშაოთ ძალის გადასაჭრელად. გავლილ მანძილს, როდესაც სამუშაო შესრულდება ზემოქმედებით, ეწოდება გაჩერების მანძილი. ეს არის მოძრავი ობიექტის გავლის მანძილი გავლენის მოხდენის შემდეგ.
გავლენა ჩამოვარდნილი ობიექტიდან
დავუშვათ, რომ გსურთ იცოდეთ ერთი კილოგრამი მასის მქონე კლდის გავლენის ძალა, რომელიც ორი მეტრის სიმაღლიდან ვარდება და პლასტმასის სათამაშოს შიგნით ორი სანტიმეტრის სიღრმეში იჭრება. პირველი ნაბიჯი არის გრავიტაციული პოტენციური ენერგიის განტოლებების დაყენება და მუშაობის ერთმანეთის ტოლი და ძალის ამოხსნა.
W = PE = Fd = mgh \ გულისხმობს F = \ frac {mgh} {d}
მეორე და ბოლო ნაბიჯი არის პრობლემის მნიშვნელობების მიერთება ძალის განტოლებაში. გახსოვდეთ, რომ გამოიყენოთ მანძილი და არა სანტიმეტრი, ყველა დისტანციაზე. ორი სანტიმეტრის გაჩერების მანძილი უნდა იყოს გამოხატული მეტრის მეასედად. ასევე, დედამიწაზე მიზიდულობის გამო დაჩქარება წამში ყოველთვის 9,8 მეტრია. კლდიდან ზემოქმედების ძალა იქნება:
F = \ frac {(1) (9.8) (2)} {0.02} = 980 \ ტექსტი {N}
გავლენა ჰორიზონტალურად მოძრავი ობიექტიდან
ახლა ჩათვალეთ, რომ გსურთ იცოდეთ 2200 კილოგრამიანი ავტომობილის ზემოქმედების ძალა წამში 20 მეტრი სიჩქარით, რომელიც უსაფრთხოების ტესტის დროს კედელს ეჯახება. გაჩერების მანძილი ამ მაგალითში არის მანქანის ჩახშობის ზონა, ან მანძილი, რომლითაც მანქანა იკლებს ზემოქმედებაზე. დავუშვათ მანქანა საკმარისად არის გაკრული, რომ სამი მეოთხედი მეტრით ნაკლები იყოს ვიდრე ეს იყო ზემოქმედებაზე ადრე. კიდევ ერთხელ, პირველი ნაბიჯი არის ენერგიის განტოლებების დაყენება - ამჯერად კინეტიკური ენერგია - და მუშაობა ერთმანეთის ტოლი და ძალის ამოხსნა.
W = KE = Fd = \ frac {1} {2} mv ^ 2 \ გულისხმობს F = \ frac {1/2 mv ^ 2} {d}
საბოლოო ნაბიჯი არის პრობლემის მნიშვნელობების ჩართვა ძალის განტოლებაში:
F = \ frac {1/2 (2,200) (20) ^ 2} {0,75} = 586,667 \ ტექსტი {N}