Text Size
Среда 21 августа 2019

Используя описанные концепции, можно теоретически вычислить равнодействующую силу, необходимую для перемещения тела в 2 плоскостях.
1. В вертикальной плоскости вверх.
2. В горизонтальной (для условий скольжения и вращения).

Данные для вычисления:
Вес тела P = 500 Н
Расстояние для перемещения S = 2 м
Период времени t = 5 с
Коэффициент трения
скольжения = 0,1
качения = 0,002
Исходя из условий: Масса тела m
m = P : g = 500 : 9.81 = 50 кг
Ускорение а
а = 2S : t2 = 2 • 2 : 52= 0,16 м/с2
Финальная скорость V
V = a • t = 0,16 • 5 = 0,8 м/с
Сила Fm Fm = m • a = 50 • 0,16 = 8 Н
Чтобы вычислить уравновешивающую силу Fе, требуются три различных условия равновесия:
1. Вертикальное Fе=P = 500 Н
2. Горизонтальное
a) Скольжение (движения) Fе = P • с = 500 • 0,1 = 50 Н
Скольжение (чтобы преодолеть статическое трение) = 50 • 2 = 100 Н
b) Качение Fе = P • c = 500 • 0,002 = 1 Н

Резюме

Силы Движение
  Вертикальное Горизонтальное Cкольжение Качение
500 Н 100 H 1 H
Fm 8 Н 8 H 8 H
F Total 508 Н 108 H 9 H

Самое существенное различие в силах в каждой плоскости, в условии вертикального равновесия, состоит в том, что сила Fе должна быть направлена противоположно силе тяжести, действующей вниз на тело. Но она не является движущей силой в условии горизонтальной схемы равновесия, поскольку опорная плоскость обеспечивает равную и противоположно направленную силу реакции, чтобы удерживать вес тела. Чтобы сбалансировать силу Fе необходимо преодолеть силу трения, которая изменяется согласно условиям опорной поверхности. Несмотря на различия в силах, которые действуют в каждом случае, тело достигает конца пути с кинетической энергией, которая теоретически равна:
E = 1/2m • V2 = 1/2 • 50 • 0,82 = 16 Джоулей
В действительности, уравновешивающая сила Fе, расчитанная для горизонтального движения скольжения, была умножена на коэффициент два, что учитывает силу, требуемую, для преодоления начального статического трения. При движении, эта сила, если она не уменьшается, влияет на увеличение силы Fm, которая, в свою очередь, обеспечивает увеличение скорости и поэтому кинетической энергии тела.

 

Программист

Учебник