Како израчунати величину силе у физици

Израчунавање величина сила је важан део физике. Када радите у једној димензији, величина силе није нешто што морате узети у обзир. Израчунавање величине већи је изазов у ​​две или више димензија, јер ће сила имати „компоненте“ дуж обеИкс-и осе и и евентуално з-осу ако се ради о тродимензионалној сили. Научити то да радите једном снагом и резултујућом силом две или више појединачних сила је важна вештина за сваког надобудног физичара или било кога ко ради на проблемима класичне физике за школа.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Нађите резултантну силу из два вектора тако што ћете прво додатиИкс-компоненте иг.-компоненте да пронађу резултујући вектор, а затим користе исту формулу за његову величину.

Први корак ка разумевању шта значи израчунавање величине силе у физици је научити шта је вектор. „Скалар“ је једноставна величина која само има вредност, попут температуре или брзине. Када очитате температуру од 50 степени Ф, говори вам све што треба да знате о температури предмета. Ако прочитате да се нешто креће брзином од 10 миља на сат, та брзина вам говори све што треба да знате о брзини кретања.

Вектор је другачији јер има правац као и величину. Ако гледате временску прогнозу, сазнаћете колико брзо ветар путује и у ком смеру. Ово је вектор јер вам даје тај додатни део информација. Брзина је векторски еквивалент брзине, где ћете сазнати смер кретања као и брзину кретања. Дакле, ако нешто путује 10 миља на сат према североистоку, брзина (10 миља на сат) је величина, североисток је смер, а оба дела заједно чине векторску брзину.

У многим случајевима вектори су подељени на „компоненте“. Брзина се може дати као комбинација брзине у правцу севера и брзине у истоку у смеру тако да резултујуће кретање буде према североистоку, али требате оба дела информација да бисте утврдили колико се брзо креће и где се налази одлазак. У физичким проблемима, исток и север се обично замењују саИксиг.координате.

Да бисте израчунали величину вектора силе, користите компоненте заједно са Питагорином теоремом. Помислите наИкскоордината силе као основе троугла,г.компонента као висина троугла, а хипотенуза као резултујућа сила обе компоненте. Проширујући везу, угао који хипотенуза прави са базом је правац силе.

Ако сила потисне 4 Њутна (Н) у правцу к и 3 Н у правцу и, Питагорина теорема и објашњење троугла показују шта треба да урадите при израчунавању величине. КористећиИксзаИкс-координирати,г.заг.-координисати иФза величину силе, то се може изразити као:

Речима, резултујућа сила је квадратни корен одИкс​² плусг.​². Користећи горњи пример:

Дакле, 5 Н је величина силе.

Имајте на уму да за трокомпонентне силе додајетезкомпонента на исту формулу. Тако:

Смер силе није фокус овог питања, али лако је то развити на основу троугла компонената и резултујуће силе из последњег одељка. Можете да разрадите правац користећи тригонометрију. Идентитет који највише одговара задатку за већину проблема је:

Евоθ​ стоји за угао између вектора иИкс-ос. То значи да можете да употребите компоненте силе да бисте то разрадили. Можете користити величину и дефиницију цос или син ако желите. Правац је дат:

Користећи исти пример као горе:

Дакле, вектор прави угао око 37 степени са к-осом.

Ако имате две или више сила, израчунајте резултантну величину силе тако што ћете прво пронаћи резултујући вектор, а затим применити исти приступ као горе. Једина додатна вештина која вам је потребна је проналажење резултујућег вектора, а ово је прилично једноставно. Трик је у томе што додате одговарајућеИксиг.компоненте заједно. Користећи пример, ово би требало да буде јасно.

Замислите једрилицу на води која се креће заједно са силом ветра и струјом воде. Вода даје силу од 4 Н у правцу к и 1 Н у правцу и, а ветар додаје силу од 5 Н у правцу к и 3 Н у правцу и. Резултатни вектор јеИкскомпоненте заједно (4 + 5 = 9 Н) иг.компоненте састављене заједно (3 + 1 = 4 Н). Дакле, на крају ћете добити 9 Н у правцу к и 4 Н у правцу и. Нађите величину резултујуће силе користећи исти приступ као горе: