Fizyka w Wicku
licznik odwiedzin:
4. Siła wypadkowa i siła równoważąca
Dodawanie wielkości skalarnych:
Dodawanie dwóch wielkości skalarnych takich jak czas, długość, masa polega na dodaniu ich wartości.
Przykład: Jeżeli na wadze położę ciało o masie 10kg i ciało o masie 2kg, to w sumie ciała te mają masę 12kg. Można to zapisać w następujący sposób:
Dodawanie wielkości wektorowych:
Dodawanie wektorów musi uwzględniać ich cztery cechy.
Przykład: Dwie siły jedna o wartości 3N i druga o wartości 4N działają na książkę leżącą na stole. Dodaj te siły. Z informacji tylko o wartościach tych sił nie jesteśmy w stanie obliczyć ich sumy. Jeżeli te dwie siły działają z góry na dół, a książka leży na stole, to pod wpływem tych sił odkształci się. Jeżeli siły te są skierowane np. jedna od lewej strony na książkę, a druga od prawej strony na książkę, to książka zacznie się przesuwać.
Uwaga! Mając na myśli wielkość wektorową (jej cztery cechy) będziemy nad symbolem tej wielkości umieszczać strzałkę. Mając na myśli tylko wartość tej wielkości będziemy oznaczać tą wielkość tylko symbolem.
Przykład: - mamy na myśli wielkość wektorową (siłę traktowaną jako wektor)
- mamy na myśli tylko wartość wektora (wartość siły)
Suma sił jest też wektorem. Wektor siły powstający w wyniku dodawania sił nazywamy siłą wypadkową.
Siła wypadkowa - jest to suma sił działających na ciało. Siłę wypadkową oznaczamy symbolem:
Suma sił działających wzdłuż prostej:
Suma sił działających o tym samym kierunku i zwrotach zgodnych:
1. Widzimy dwie siły jedna o wartości 2N i druga o wartości 3N działających na ciało w tym samym kierunku o tych samych zwrotach. Wybieramy dowolny zwrot dodatni. (W tym przypadku można zwrot dodatni przyjąć w lewo lub w prawo. Wybieramy zwrot dodatni w prawo. Zaznaczamy wybrany zwrot dodatni na rysunku).
2. Siły mają ten sam zwrot i kierunek (to tak jakby dwie lokomotywy ciągnęły pociąg w jedną stronę). Zapisujemy, że dodajemy wektorowo dwie siły a wynikiem dodawania jest wektor siły wypadkowej
3. Pomijamy zapis wektorowy patrząc na zwrot siły i wybrany zwrot dodatni. Ponieważ siła ma zwrot zgodny z wybranym zwrotem dodatnim, to pomijając zapis wektorowy traktuję jej wartość jako dodatnią. Ponieważ siła ma zwrot zgodny z wybranym zwrotem dodatnim, to pomijając zapis wektorowy traktuję jej wartość jako dodatnią. Zapisuję wartość siły wypadkowej w następujący sposób:
4. Liczę siłę wypadkową i przedstawiam ją graficznie na rysunku. Wartość siły wypadkowej wynosi 5N (należy narysować odpowiednio długą strzałkę). Wartość siły wypadkowej jest dodatnia co oznacza, że ma ona zwrot zgodny z wybranym wcześniej zwrotem dodatnim.
Suma sił działających o tym samym kierunku i zwrotach przeciwnych:
1. Widzimy dwie siły jedna o wartości 2N i druga o wartości 1N działających na ciało w tym samym kierunku o zwrotach przeciwnych. Wybieramy dowolny zwrot dodatni. (W tym przypadku można zwrot dodatni przyjąć w lewo lub w prawo. Wybieramy zwrot dodatni w prawo. Zaznaczamy wybrany zwrot dodatni na rysunku).
2. Siły mają ten sam zwrot i kierunek (to tak jakby dwie lokomotywy ciągnęły pociąg w dwie różne strony). Zapisujemy, że dodajemy wektorowo dwie siły a wynikiem dodawania jest wektor siły wypadkowej
3. Pomijamy zapis wektorowy patrząc na zwrot siły i wybrany zwrot dodatni. Ponieważ siła ma zwrot przeciwny z wybranym zwrotem dodatnim, to pomijając zapis wektorowy traktuję jej wartość jako ujemną. Ponieważ siła ma zwrot zgodny z wybranym zwrotem dodatnim, to pomijając zapis wektorowy traktuję jej wartość jako dodatnią. Zapisuję wartość siły wypadkowej w następujący sposób:
4. Liczę siłę wypadkową i przedstawiam ją graficznie na rysunku. Wartość siły wypadkowej wynosi 1N (należy narysować odpowiednio długą strzałkę). Wartość siły wypadkowej jest dodatnia co oznacza, że ma ona zwrot zgodny z wybranym wcześniej zwrotem dodatnim.
Równowaga sił:
Jeżeli suma sił działających na ciało wynosi Ø, to mówimy, że na ciało działają siły zrównoważone.
Siły zrównoważone - są to siły, których suma wynosi Ø.
Niech na ciało działają siły takie jak na rysunku:
Jak widać siły mają ten sam kierunek, te same wartości lecz przeciwne zwroty. Można sobie wyobrazić, że Franek pcha szafę z siłą w prawo, a Janek z siłą w lewo. Oczywiście szafa nie przesunie się w tym wypadku nawet o milimetr, gdyż siły się równoważą. Jak obliczyć siłę wypadkową w tym przypadku?
Najpierw sprowadzamy siły do jednego punktu (najlepiej w środku ciała).
Obieramy dowolnie zwrot dodatni ( w lewo lub prawo). W tym przypadku obierzemy zwrot dodatni w prawo i dodajemy wektorowo siły.
Suma sił działających na ciało wynosi 0N. Na ciało działają więc siły zrównoważone. Ciało pod wpływem działania takich sił nie zmieni stanu swojego ruchu.
