เนื้อหา
ความตึงเครียดในสายจะเท่ากับแรงที่ปลายทั้งสองซึ่งตามกฎข้อที่สามของนิวตันจะต้องเท่ากัน หากเชือกคงที่การคำนวณความตึงค่อนข้างง่าย ถ้าแรงที่ปลายไม่เท่ากันการคำนวณจะซับซ้อนมากขึ้น
คำสั่ง
-
คำนวณความตึงในเชือกที่ยืดไปที่รอกที่ปลายมีน้ำหนักเท่ากับ 10 นิวตัน (นิวตัน (N) คือหน่วย SI สำหรับแรง) ปลายแต่ละด้านของเส้นจะต้องรองรับน้ำหนักอย่างสม่ำเสมอ มิฉะนั้นเชือกควรเริ่มเคลื่อนที่ไปด้านข้างที่หนักกว่าและหยุดเมื่อถึงจุดสมดุลเท่านั้น ดังนั้นแต่ละปลายถือ 5 N ผ่านเชือกปลายด้านหนึ่งดึงอีกด้านหนึ่งด้วยแรง 5 N และอีกด้านหนึ่งดึงกลับด้วย 5 N เพื่อให้มีความตึงเครียด 5 N
-
คำนวณความตึงในสายถ้าน้ำหนักของปลายทั้งสองไม่เท่ากันคือ 5 N และ 3 N วาดแรงที่มีผลต่อร่างกายทั้งสองเป็นเวกเตอร์ ร่างกาย 3N บังคับลงจาก 3N และแรงขึ้นจากความตึงเครียด T ในทางเดียวกันร่างกายอีกข้างมีแรงลง 5N และความตึงเครียด T ขึ้น โปรดทราบว่าความตึงเครียดที่เพิ่มขึ้นในร่างกายนั้นแตกต่างจากแรงที่ลดลงเนื่องจากมันจะเป็นเช่นนี้ต่อเมื่อน้ำหนักทั้งสองเท่ากับ 5 นิวตันเนื่องจากมีน้ำหนักเพียง 3 นิวตันดังนั้นแรงจะต้องน้อยกว่า 5 นิวตัน แสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้าจะต้องสูงกว่า 3 N
-
ตั้งค่าสูตร "F = m.a" ให้กับร่างกาย 3 N โดยออกจาก "m.a = T - 3 N" ตั้งแต่ m = 3 N / g โดยที่ "g" คือความเร่งโน้มถ่วงคงตัวที่ 9.8 m / s²หนึ่งมีมวล (m) 0.306 กิโลกรัมของร่างกายที่เกี่ยวข้อง สมการและมวลของร่างกาย 5 N คือ m.a = 5 N - T โดยที่ m = 0.510 กิโลกรัม ดังนั้นทั้งสองสมการคือ "0.306 kg x a = T - 3 N" และ "0.510 kg x a = 5 N - T"
-
โปรดทราบว่าการเร่งความเร็ว (a) จะเหมือนกันสำหรับทั้งร่างกายและสำหรับสตริง พวกมันเร่งความเร็วในเวลาเดียวกันไปที่ด้านข้างของร่างกาย 5 N เนื่องจาก "T" ถูกลบออกจากสมการหนึ่งและเพิ่มไปอีกอันหนึ่ง "a" นั้นเท่ากับระหว่างสองสมการ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะกำจัดสมการและรวมเข้าด้วยกันเพื่อรับ (T-3 N) / 0.306 kg = (5 N-T) / 0.510 kg วิธีการแก้ปัญหาให้ผลผลิต T = 3.75 N ซึ่งอยู่ระหว่าง 3 N และ 5 N ตามที่รายงานในขั้นตอนที่ 2
เคล็ดลับ
- มีสูตรง่าย ๆ สำหรับแรงดันไฟฟ้า T ในการตั้งค่าด้านบน (ซึ่งเรียกว่า Atwood Machine) ถ้า m1 และ m2 เป็นมวลของสองร่างดังนั้น "T = 2 g x m1 x m2 / (m1 + m2)" (เหมือนก่อนหน้านี้ "g" คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง