Vilket frikroppsdiagram visar
Ett frikroppsdiagram är en visuell representation av alla krafter som verkar på ett objekt. Det visar inte objektets rörelse eller acceleration direkt. Det visar:
* krafter: Pilar som representerar riktningen och storleken på varje kraft som verkar på objektet (t.ex. tyngdkraft, normal kraft, friktion, applicerad kraft).
* Objekt: En enkel representation av objektet (vanligtvis en låda eller cirkel).
Hur man får acceleration
För att hitta accelerationen från ett frikroppsdiagram måste du följa dessa steg:
1. Identifiera alla krafter: Se till att du korrekt har identifierat alla krafter som verkar på objektet i ditt frikroppsdiagram.
2. Välj ett koordinatsystem: Bestäm ett koordinatsystem (vanligtvis X- och Y -axlar) för att beskriva kraftens riktning.
3. Lösningskrafter i komponenter: Om krafter inte är i linje med dina valda axlar, bryt dem ner i horisontella (x) och vertikala (y) komponenter.
4. Tillämpa Newtons andra lag: För varje riktning (x och y) summerar alla krafter som verkar i den riktningen och ställ in den lika med objektets massa multiplicerat med dess acceleration i den riktningen:
* Σf_x =ma_x
* Σf_y =ma_y
5. Lös för acceleration: Lös ekvationerna för accelerationskomponenterna (A_X och A_Y).
6. Hitta storleken och riktningen: Om du behöver den övergripande accelerationen, använd Pythagorean Theorem för att hitta storleken:A =√ (A_X² + A_Y²). Riktningen kan hittas med trigonometri.
Exempel
Låt oss säga att du har en låda som sitter på en ramp med en kraft som skjuter upp den uppåt. Så här hittar du accelerationen:
1. krafter: Tyngdkraften (nedåt), normal kraft (vinkelrätt mot rampen), applicerad kraft (upp rampen), friktion (motsätter sig rörelsen).
2. Koordinatsystem: Välj x-axel parallellt med rampen och y-axeln vinkelrätt mot rampen.
3. Löstkrafter: Bryt tyngdkraften i komponenter parallella och vinkelrätt mot rampen.
4. Newtons andra lag:
* Σf_x =ma_x (summa av krafter parallellt med rampen)
* Σf_y =ma_y (summa av krafter vinkelrätt mot rampen)
5. Lös: Lös ekvationerna för a_x och a_y.
6. Magnitude och riktning: Använd pytagorean teorem och trigonometri för att hitta den övergripande accelerationen.
Nyckelpunkt: Det fria kroppsdiagrammet är ett visuellt verktyg som hjälper dig att identifiera och organisera de involverade krafterna. Accelerationen beräknas genom Newtons andra lag med hjälp av informationen från frikroppsdiagrammet.
