كيف تجد قوة التوتر في البكرة: الخطوات ، المشكلة ، الأمثلة


في هذه المقالة ، سنرى بالتفصيل كيفية إيجاد قوة التوتر في البكرة من خلال فهم طريقة قياس الشد خطوة بخطوة مع الأمثلة.

الشد عبارة عن كمية متجهية ويعمل في الاتجاه المعاكس للقوة المؤثرة على سحب الجسم. إذا كان الرجل يسحب الماء من البئر ، فإن قوة الشد من عمل الرجل تفرض على الدلو المليء بالماء. تساعد البكرة في عكس اتجاه قوة الشد المؤثرة على الحبل.

ما هي قوة التوتر؟

الشد هو قوة تنشأ في الخيوط أو الحبل أو الزنبرك بسبب الشد.

لا يمكن حساب هذه القوة المتولدة في الحبل إلا من خلال تطبيق قانون نيوتن الثاني للحركة والذي بموجبه يتناسب تسارع الجسم مع صافي القوى المؤثرة على الجسم وكتلة الجسم.

قراءة المزيد عن 15 قائمة أمثلة على قوة التوتر.

اعتبر كتلتين م1 و M2 تعلق على الحبل على بكرة. ما هو الشد على البكرة؟

يتم إنشاء التوتر في البكرة بسبب حادث التحميل عليها.

قراءة المزيد عن توتر بين كتلتين: كيانات متعددة وأمثلة مشكلة.

الخطوة 1: ارسم مخططًا للجسم الحر

من الأفضل دائمًا رسم مخطط الجسم الحر لفهم المشكلة بسهولة مما يعطي تحديدًا واضحًا لجميع القوى المفروضة على الكائن.

دعونا نرسم مخطط الجسم الحر للمشكلة المذكورة أعلاه ونفهمها بإيجاز.

كيفية إيجاد قوة الشد في بكرة
مخطط الجسم الحر

يتضح في الرسم البياني أعلاه أن قوة الشد الناتجة في الحبل تعمل باتجاه عجلة البكرة. تعمل القوة الناتجة عن جاذبية الجسم لأسفل. تسارع الكتلة M.1 هو تنازلي ، بالتوافق ، تسارع الكتلة M2 صاعد.

الخطوة 2: اكتب معادلة القوى في البكرة

القوى المؤثرة على البكرة بسبب جسم كتلته م1 is

F = TM1g

-M1أ = TM1g

تي = م1ز م1أ —- (1)

يتم تطبيق القوة الناتجة عن الجاذبية في الاتجاه y السلبي ومن ثم أخذناها على أنها سالبة وتم بذل الجهد في الاتجاه التصاعدي في الاتجاه y الموجب. تسارع الكتلة هو أيضًا في الاتجاه الهبوطي.

القوى المؤثرة على البكرة بسبب جسم كتلته م2 is

F = TM2g

M2أ = TM2g

تي = م2ز + م2أ —- (2)

سيكون تسارع كلتا الكتلتين على البكرة بنفس المعدل ولكن يختلف اتجاه الحركة فقط.

الخطوة 3: أوجد تسارع الأجسام

الآن ، لدينا معادلتان للقوى

تي = م1ز م1أ —- (1)

تي = م2ز + م2أ —- (2)

ومن ثم ، معادلة كلتا المعادلتين ، لدينا ،

M1ز م1أ = م2ز + م2a

M1ز م2ز = م2أ + م1a

(M1-M2) ز = (م2+M1)a

أ = (م1-M2) ز / م1+M2 —- (3)

قراءة المزيد عن التوتر السلبي: ماذا ، لماذا ، متى ، أمثلة ، كيف تجد.

إذا كانت كتلة الأجسام معروفة ، فيمكننا حساب تسارع الكتل. إذا كان M.1= 3 كجم و م2= 1 كغم ، إذن ماذا ستكون عجلة الجسم في البكرة؟

a=(3-1) x 9.8/3+1

= 2 × 9.8 / 4

= 9.8 / 2

= 4.9 م / ث2

 تسارع كلا الجسمين على البكرة سيكون 4.9 م / ث2.

قراءة المزيد عن توتر.

الخطوة 4: ابحث عن الشد الصافي في البكرة

الآن بعد أن عرفنا تسارع الجسم ، دعنا نعوض بالعجلة في أي من المعادلتين (1) أو (2) لإيجاد صافي التوتر في البكرة.

استبدال eqn (3) في eqn (1) ، لدينا

تي = م1ز م1a

تي = م1(جا)

إذا أخذنا في الاعتبار نفس المثال أعلاه ، فهذا إذا كانت الكتلة M1= 3 كجم و م2= 1 كجم ، ثم يكون التوتر في البكرة ،

ومن ثم ، فإن قوة الشد في البكرة تساوي 14.7 نيوتن.

قراءة المزيد عن التوتر مقابل الضغط: التحليل الجدولي المقارن والحقائق.

ضع في اعتبارك بكرة مثبتة على طاولة أفقية بحملتين مختلفتين كتلتهما م1 وم2. كيف تختلف قوة الشد في البكرة؟

دعونا أولاً نرسم مخطط الجسم الحر للمشكلة أعلاه.

مخطط الجسم الحر لبكرة أفقية

القوة المؤثرة على الكتلة م1 هو مجموع قوة الاحتكاك والتوتر في الحبل.

F1= T-μ N

m1أ = T-μN

تي = م1أ + μ ن

تؤخذ قوة الاحتكاك على أنها سالبة حيث يتم تطبيق اتجاه القوة في الاتجاه السالب x. القوة العمودية على الجسم تعادل وزن الجسم ، ومن ثم يمكننا إعادة كتابة المعادلة أعلاه على النحو التالي ،

تي = م1أ + ميكرومتر1ز - (1)

القوة المؤثرة على الكتلة م2 بسبب قوة الشد والقوة بسبب الجاذبية.

F2= تم2g

m2أ = تم2g

تي = م2أ + م2ز - (2)

يوفر قوة الاحتكاك تعتبر سالبة لأنها تسحب الجسم في اتجاه x السالب.

الآن الخطوة التالية هي إيجاد تسارع الجسمين. معادلة كلتا المعادلتين ، لدينا ،

الآن ، إذا كان معامل الاحتكاك وكتلة الأجسام معروفين ، فيمكننا حساب قيمة تسارع البكرة.

لإيجاد صافي التوتر في البكرة ، دعنا نعوض عن معادلة التسارع في eqn (2) ،

قراءة المزيد عن كيف تجد القوة الطبيعية مع التوتر: عدة مناهج وأمثلة للمشكلة.

الأسئلة المتكررة

إذا كانت كتلة اللوح المحفوظة على السطح الأفقي 5 كجم ، يتم ربطها بحبل من أحد طرفيها ، وكتلة أخرى مقدارها 4.5 كجم معلقة في الهواء بشكل رأسي مربوطة بالطرف الآخر للحبل. أوجد شد الحبل إذا كان معامل احتكاك السطح الأفقي يساوي 0.25.

معطى: m1= 5 كجم

m2= 4.5 كجم

μ = 0.25

معادلة الشد الناتج عن الجسم الموجود على السطح الأفقي الاحتكاكي والكتلة المعلقة رأسياً في الهواء التي اشتقناها أعلاه. سنستخدم نفس المعادلة هنا.

= 330.75 نيوتن

الشد في الحبل بسبب كلا الكتلتين هو 330.75 نيوتن.

كيف يتم إنشاء التوتر في البكرة؟

عادة، و قوة التوتر في اتجاه طرفي الحبل في حالة عدم وجود حمل.

ينشأ الشد عندما يتعرض الحبل الموجود على البكرة لقوة سحب على طرفي الحبل ، وتعمل قوى الشد هذه تجاه البكرة.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات

رابط إلى هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيدروكسيد الصوديوم عبارة عن قاعدة غير عضوية قوية ذات كتلة مولية 40 جم / مول. دعونا نناقش المزيد من هيدروكسيد الصوديوم في المقالة التالية. NaOH عبارة عن قاعدة معدنية قلوية ، لذا فإن طبيعة القاعدة قوية جدًا. إنه أيوني ...