Diagram benda bebas

Apa itu Diagram Bodi Gratis?

A Diagram benda bebas, Diagram tubuh yang terisolasi atau diagram kekuatan, itu adalah skema di mana kekuatan yang bekerja pada tubuh diwakili oleh panah.

Anda harus memastikan untuk memasukkan dalam diagram semua kekuatan yang bertindak pada objek, dan karena merupakan besarnya vektor, panah bertanggung jawab untuk menunjukkan arah dan artinya, sedangkan panjangnya memberikan gambaran tentang modul atau intensitas.

Gambar 1. a) Lampu lalu lintas yang menggantung dari dukungan berdasarkan kabel, b) Diagram tubuh bebas dari lampu lalu lintas dan c) Diagram tubuh bebas di simpul kabel. Sumber: Serway, R. Fisika Perguruan Tinggi.

Pada Gambar 1 kami memiliki contoh diagram tubuh bebas yang akan kami analisis.

Situasinya adalah sebagai berikut: lampu lalu lintas yang menggantung pada beberapa kabel (Gambar 1A). Di atasnya dua kekuatan bertindak, satu adalah salah satu yang melatih bumi, yang merupakan bobot. Dalam diagram itu dilambangkan sebagai F_G dan bertindak secara vertikal.

Gaya lainnya adalah ketegangan pada tali vertikal, yang disebut T₃ Dan itu vertikal ke atas, memegang lampu lalu lintas dan mencegahnya pergi ke tanah.

Ketika masalah memiliki lebih dari satu objek, maka perlu untuk menggambar diagram untuk masing -masing secara terpisah.

Simpul antara string miring dan tali yang menahan lampu lalu lintas dianggap sebagai objek tertentu dan diagram tubuh bebasnya ada pada Gambar 1C. Perhatikan bahwa untuk simpul, ketegangan T₃ diarahkan ke bawah.

Penting untuk dicatat bahwa dalam diagram tubuh bebas kekuatan yang diberikan objek pada tubuh lain tidak boleh muncul, tetapi hanya mereka yang bertindak di atasnya.

Contoh Diagram Tubuh Gratis

Diagram Badan Bebas memungkinkan penerapan undang -undang Newton dan dengan mereka menentukan keadaan gerakan atau benda -benda lain yang menjadi tindakan pasukan yang bertindak. Dalam hal lampu lalu lintas yang ditunjukkan, kita dapat menentukan nilai ketegangan pada kabel yang tunduk pada lampu lalu lintas, yang diketahui bobotnya.

Dapat melayani Anda: beban mati: karakteristik, perhitungan, contoh

Setelah data ini diketahui, kabel yang memadai dipilih untuk menggantung lampu lalu lintas dan itu memenuhi fungsinya tanpa runtuh.

Diagram tubuh bebas berfungsi untuk menggambarkan berbagai situasi sehari -hari, seperti ini:

Seseorang yang menonton bagasi atau wadah

Sangat umum bagi orang untuk harus mentransfer benda berat seperti wadah dalam gambar. Untuk ini mereka harus mengerahkan kekuatan F Pada wadah, yang dalam contoh ini horizontal dan ke kanan, yang merupakan arah gerakan.

Gambar 2. Seseorang memberikan kekuatan besar F untuk bergerak secara horizontal sebuah wadah yang berat. Sumber: Serway, R. Fisika Perguruan Tinggi.

Tapi ini bukan satu -satunya kekuatan yang bertindak padanya, ada juga yang normal N, dilakukan oleh permukaan datar platform dengan roda. Dan akhirnya beratnya: F_G, diarahkan ke bawah secara vertikal.

Normal adalah kekuatan yang muncul selama dua permukaan bersentuhan dan selalu tegak lurus terhadap permukaan yang mengerahkannya. Dalam hal ini, platform roda menggunakan yang normal pada wadah.

Blok yang meluncur melalui bidang miring

Beberapa meja memiliki meja yang sedikit cenderung untuk membuat catatan lebih nyaman dan dibaca. Ini juga memiliki slot a-lapiz, tetapi kita semua telah meletakkan pensil di atas meja dari slot dan kita telah melihat bagaimana itu meluncur di atas meja.

Kekuatan apa yang bertindak atas pensil?

Hal yang sama yang bertindak pada blok yang ditunjukkan pada diagram tubuh bebas berikut:

Gambar 3.- Objek (blok atau pensil) yang meluncur pada bidang miring dengan gesekan, memiliki diagram tubuh bebas. Sumber: Giancoli, D. Fisika: Prinsip dengan aplikasi.

Yang normal F_N Itu adalah kekuatan yang diberikan permukaan tabel pada pensil atau blok yang didukung. Berbeda dengan contoh sebelumnya, normal tidak vertikal, tetapi cenderung. Ingatlah bahwa normal adalah gaya yang diberikan oleh tabel pada blok dan tegak lurus terhadapnya. Saat tabel cenderung, normal juga.

Itu dapat melayani Anda: Kondisi keseimbangan pertama: Penjelasan, contoh, latihan

Seperti biasa beratnya F_G Itu vertikal, acuh tak acuh dari kecenderungan sistem.

Dan akhirnya kami memiliki akting kekuatan baru, yaitu gesekan kinetik F_fr Antara tabel dan pensil atau blok. Gesekan juga merupakan gaya kontak, tetapi tidak seperti normal, itu adalah gaya tangensial (paralel) ke permukaan. Perhatikan juga bahwa itu selalu diarahkan bertentangan dengan gerakan.

Mesin Atwood

Mesin Atwood adalah mesin sederhana yang terdiri dari katrol ringan dan tanpa gesekan di rel, yang melaluinya tali yang ringan dan tidak dapat dibuktikan.

Dua benda massa digantung dari yang sama₁ dan m₂. Ketika salah satu objek naik, yang lain turun, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4:

Gambar 4. Mesin atwood dan diagram tubuh bebas masing -masing dari massa yang menggantung dari tali. Sumber: Serway, R. Fisika Perguruan Tinggi.

Karena ada dua objek, diagram tubuh bebas dibuat secara terpisah. Untuk kedua objek hanya ada dua kekuatan: ketegangan di tali T dan bobot masing -masing.

Pada gambar, setiap berat dinyatakan secara langsung sebagai produk massa dengan percepatan. Untuk bagiannya, ketegangan selalu diarahkan secara vertikal di sepanjang tali yang tegang.

Olahraga diselesaikan

Terapkan undang -undang Newton untuk menentukan akselerasi yang dengannya massa mesin Atwood yang ditampilkan di bagian sebelumnya pindah.

Larutan

Hukum kedua Newton menetapkan bahwa jumlah kekuatan sama dengan produk massa dengan akselerasi.

Konvensi tanda -tanda dalam setiap massa bisa berbeda, jadi kami akan menganggap positif bahwa gerakan, seperti yang ditunjukkan oleh grafik, massa pertama dan turun kedua.

Itu dapat melayani Anda: Gelombang dangkal: Karakteristik, jenis dan contoh

Dalam beberapa masalah, pernyataan itu tidak memberikan informasi, maka tanda -tanda itu harus.

-Untuk massa 1 (unggah):

T - m₁g = m₁ke

-Untuk massa 2 (rendah):

-T + m₂g = m₂ke

Kedua persamaan membentuk sistem persamaan linier dari dua yang tidak diketahui, karena tegangan muncul dengan tanda yang berbeda di setiap persamaan, kami cukup menambahkannya istilah ke istilah dan ketegangan dibatalkan:

M₂G - m₁g = m₁A + m₂ke

a = m₂G - m₁G / (m₁ + M₂)

Referensi

1. Bauer, w. 2011. Fisika untuk Teknik dan Ilmu Pengetahuan. Volume 1. MC Graw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fisika: Prinsip dengan aplikasi. 6. Ed Prentice Hall.
3. Serway, r., Vulle, c. 2011. Fisika Perguruan Tinggi. 9NA ed. Pembelajaran Cengage.
4. Tipler, hlm. (2006) Fisika untuk Sains dan Teknologi. Edisi ke -5. Volume 1. Editorial dikembalikan.
5. Tippens, hlm. 2011. Fisika: Konsep dan Aplikasi. Edisi ke -7. Bukit McGraw