Theneto silaje vektorska vsota vseh sil, ki delujejo na telo. (Spomnimo se, da je sila potisk ali vlek.) Enota SI za silo je newton (N), kjer je 1 N = 1 kgm / s2.
\ krepko {F_ {net}} = \ krepko {F_1 + F_2 + F_3 + ...}
Newtonov prvi zakon določa, da bo predmet, ki se premika enakomerno - kar pomeni, da miruje ali se giblje s konstantno hitrostjo - še naprej, razen če na to ne deluje ničlena neto sila. Newtonov drugi zakon nam izrecno pove, kako se bo gibanje spremenilo zaradi te neto sile:
\ krepko {F_ {net}} = m \ krepko {a}
Pospešek - sprememba hitrosti skozi čas - je neposredno sorazmeren z neto silo. Upoštevajte tudi, da sta pospešek in neto sila vektorski količini, ki kažeta v isto smer.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Čista sila nič NE pomeni nujno, da se objekt ustavi! Tudi ničelna sila nič NE pomeni, da na objekt ne delujejo sile, saj lahko več sil deluje tako, da se medsebojno izničijo.
Diagrami prostega telesa
Prvi korak pri iskanju neto sile na kateri koli predmet je risanje adiagram prostega telesa
(FBD) prikazuje vse sile, ki delujejo na ta objekt. To naredimo tako, da vsak vektor sile predstavimo kot puščico, ki izvira iz središča predmeta, in usmerimo v smer, v kateri deluje sila.Denimo, da knjiga sedi na mizi. Sile, ki delujejo nanjo, bi bile sila teže na knjigo, ki deluje navzdol, in normalna sila mize na knjigo, ki deluje navzgor. Diagram prostega telesa tega scenarija bi sestavljal dve puščici enake dolžine, ki izhajata iz središča knjige, ena je usmerjena navzgor, druga pa navzdol.
Recimo, da je bila ista knjiga potisnjena v desno s silo 5 N, medtem ko je sila trenja 3 N nasprotovala gibanju. Zdaj bi diagram prostega telesa vključeval puščico 5 N v desno in puščico 3 N v levo.
Za konec recimo, da je bila ista knjiga nagnjena in drsela navzdol. V tem scenariju so tri sile gravitacijska sila na knjigi, ki kaže naravnost navzdol; normalna sila na knjigo, ki kaže pravokotno na površino; in sila trenja, ki kaže nasproti smeri gibanja.
Izračun neto sile
Ko narišete diagram prostega telesa, lahko z vektorskim seštevanjem poiščete neto silo, ki deluje na objekt. Med raziskovanjem te ideje bomo obravnavali tri primere:
Primer 1: Vse sile ležijo na isti črti.
Če vse sile ležijo na isti črti (na primer le levo in desno ali samo gor in dol), je neto sila določena kot naravnost kot seštevanje velikosti sil v pozitivni smeri in odštevanje velikosti sil v negativni smeri smer. (Če sta dve sili enaki in nasprotni, kot v primeru knjige, ki leži na mizi, je neto sila = 0)
Primer:Predpostavimo, da 1-kilogramska krogla pade zaradi gravitacije in ima zračno silo 5 N. Na njej deluje sila navzdol zaradi teže 1 kg × 9,8 m / s2 = 9,8 N in sila navzgor 5 N. Če uporabimo dogovor, da je navzgor pozitivno, potem je neto sila 5 N - 9,8 N = -4,8 N, kar pomeni neto silo 4,8 N v smeri navzdol.
Primer 2: Vse sile ležijo na pravokotnih oseh in seštejejo 0 vzdolž ene osi.
V tem primeru se moramo zaradi sil, ki se v eni smeri dodajo na 0, pri določanju neto sile osredotočiti le na pravokotno smer. (Čeprav nam lahko vedenje, da sile v prvi smeri dodajo 0, včasih da informacije o sile v pravokotni smeri, na primer pri določanju sil trenja glede na normalno silo velikost.)
Primer:0,25-kilogramski avtomobilček potisnemo po tleh s silo 3 N, ki deluje v desno. 2-N sila trenja deluje proti temu gibanju. Upoštevajte, da gravitacija na ta avto deluje tudi navzdol s silo 0,25 kg × 9,8 m / s2= 2,45 N, normalna sila pa deluje navzgor, tudi z 2,45 N.(Kako to vemo? Ker pri premikanju avtomobila po tleh ni sprememb gibanja v navpični smeri, mora torej biti sila v navpični smeri 0).Zaradi tega je vse poenostavljeno do enodimenzionalnega primera, ker so edine sile, ki se ne izničijo, vse skupaj v eno smer. Čista sila na avtomobil je nato 3 N - 2 N = 1 N v desno.
Primer 3: Vse sile niso omejene na črto in ne ležijo na pravokotnih oseh.
Če vemo, v katero smer bo pospešek, bomo izbrali koordinatni sistem, kjer bo ta smer ležala na pozitivni osi x ali pozitivni osi y. Od tam lomimo vsak vektor sile na x- in y-komponenti. Ker je gibanje v eno smer konstantno, mora biti vsota sil v tej smeri 0. Sile v drugi smeri so takrat edine, ki prispevajo k neto sili, ta primer pa se je zmanjšal na primer 2.
Če ne vemo, v katero smer bo pospešek, lahko izberemo katero koli kartezično koordinato sistem, čeprav je običajno najbolj priročno izbrati takšnega, v katerem ena ali več sil leži na os. Vsak vektor sile razbijemo na x- in y-komponenti. Določite neto silo vxsmer in neto sila vysmer posebej. Rezultat daje koordinate x in y neto sile.
Primer:0,25-kilogramski avtomobil se zaradi gravitacije brez trenja spušča po 30-stopinjskem naklonu.
Uporabili bomo koordinatni sistem, poravnan s klančino, kot je prikazano. Diagram prostega telesa je sestavljen iz gravitacije, ki deluje naravnost navzdol, in normalne sile, ki deluje pravokotno na površino.
Gravitacijsko silo moramo razbiti na x- in y-komponenti, kar daje:
F_ {gx} = F_g \ sin (\ theta) \\ F_ {gy} = F_g \ cos (\ theta)
Ker je gibanje vysmer je konstantna, vemo, da je neto sila vysmer mora biti 0:
F_N - F_ {gy} = 0
(Opomba: Ta enačba nam omogoča, da določimo velikost normalne sile.)
V smeri x je edina silaFgx, torej:
F_ {neto} = F_ {gx} = F_g \ sin (\ theta) = mg \ sin (\ theta) = 0,25 \ krat9,8 \ krat \ sin (30) = 1,23 \ besedilo {N}
Kako najti pospešek iz neto sile
Ko določite svoj vektor neto sile, je iskanje pospeška predmeta preprosta uporaba Newtonovega drugega zakona.
\ krepko {F_ {mreža}} = m \ krepko {a} \ implicira \ krepko {a} = \ frac {\ krepko {F_ {mreža}}} {m}
V prejšnjem primeru 0,25-kilogramskega avtomobila, ki se je spuščal po klančini, je bila neto sila 1,23 N po klančini, zato bi bil pospešek:
\ krepko {a} = \ frac {\ krepko {F_ {mreža}}} {m} = \ frac {1,23} {0,25} = 4,92 \ besedilo {m / s} ^ 2 \ besedilo {po klančini}