Як визначити рівнодіючу силу


 

Незалежно від того, рухається тіло або знаходиться в спокої, на нього постійно діють фізичні сили. Як правило, їх декілька, але при вирішенні задач зручніше визначити рівнодіючу сил.



Інструкція

  1. Щоб визначити рівнодіючу, потрібно знайти сумарну силу, дія якої рівнозначно сукупного дії всіх сил. Для цього застосовуються закони векторної алгебри, оскільки будь-яка фізична сила має напрямок і модуль. Має місце принцип суперпозиції, згідно з яким кожна сила повідомляє тілу прискорення незалежно від присутності інших сил.
      
  2. Намалюйте графік завдання, використовуючи вектора для подання сил. Початок кожного такого вектора — це точка прикладання сили, тобто саме тіло або тіла, якщо розглядається механічна система. Наприклад, вектор сили ваги повинен бути спрямований вертикально вниз, напрям вектора зовнішньої сили збігається з напрямком руху і т.д.
      
  3. Подивіться уважно на графік. Визначте, як вектора різних сил спрямовані один щодо одного. В залежності від цього зробіть розрахунок їх рівнодіючої. Відповідно до принципу суперпозиції її вектор дорівнює геометричній сумі всіх сил.
      
  4. Може виникнути чотири ситуації:

    Сили направлені в одну сторону. Тоді вектор рівнодійної коллінеарен векторах цих сил і дорівнює їх сумі:
    | F | = | f1 | + | f2 |.

    Сили направлені в різні боки. В цьому випадку модуль рівнодійної дорівнює різниці модулів більшої і меншої сили. Її вектор спрямований в бік більшої сили:
    | F | = | f1 | — | f2 |, де | f1 |> | f2 |.

    Сили направлені під прямим кутом. Тоді обчисліть модуль рівнодійної за правилом трикутника додавання векторів. Її вектор буде спрямований по гіпотенузі прямокутного трикутника, утвореного векторами сил. При цьому початок другого вектора збігається з кінцем першого, отже, напрямок рівнодійної знову буде визначатися напрямком більшої сили:
    | F | = √ (| f1 | ² + | f2 | ²).

    Сили направлені під кутом, відмінним від 90 °. За правилом паралелограма додавання векторів модуль рівнодійної дорівнює:
    | F | = √ (| f1 | ² + | f2 | ² — 2 • | f1 | • | f2 | • cos α), де α — кут між векторами сил f1 і f2, напрям рівнодіючої визначається аналогічно попередньому випадку.