Jak obliczyć siłę
Siła to masa razy przyspieszenie. Wzór jest łatwą częścią; punkty leżą w zauważeniu, że F oznacza siłę wypadkową, i w wyznaczeniu przyspieszenia, gdy zadanie podsuwa zamiast niego zmianę prędkości.
Wzór
F = m a, gdzie F to siła wypadkowa w niutonach, m to masa w kilogramach, a a to przyspieszenie w metrach na sekundę kwadrat. Jeden niuton to jeden kilogram metr na sekundę kwadrat i dlatego jednostki zgadzają się tylko wtedy, gdy masa jest w kilogramach.
Siła wypadkowa, nie przyłożona
- Zsumuj wszystkie działające siły, uwzględniając kierunek.
- Siły przeciwnie skierowane odejmują się, więc pchnięcie 50 N przeciw 20 N tarcia daje wypadkową 30 N.
- Jeśli siła wypadkowa wynosi zero, ciało nie przyspiesza, choć wciąż może się poruszać.
Najpierw wyznacz przyspieszenie
Wiele zadań podaje zmianę prędkości zamiast przyspieszenia. Użyj a = zmiana prędkości podzielona przez czas, a potem podstaw do F = m a. Zrobienie tego w dwóch wyraźnie opisanych krokach utrzymuje jednostki w porządku.
Rozpisane przykłady
Przykład 1
Pytanie
Skrzynia o masie 15 kg przyspiesza z przyspieszeniem 4 m/s do kwadratu. Jaka siła wypadkowa na nią działa?
Odpowiedź
60 N
Kroki
- 1Wypisz dane: m = 15 kg, a = 4 m/s do kwadratu.
- 2Zastosuj F = m a.
- 3Podstaw z jednostkami: F = 15 kg x 4 m/s do kwadratu.
- 4F = 60 kg m/s do kwadratu, czyli 60 N.
Przykład 2
Pytanie
Piłka baseballowa o masie 0,145 kg zostaje zatrzymana z 40 m/s w 0,005 s. Znajdź średnią siłę.
Odpowiedź
1160 N
Kroki
- 1Najpierw przyspieszenie: a = zmiana prędkości / czas = 40 / 0,005.
- 2To daje a = 8000 m/s do kwadratu, czyli opóźnienie.
- 3Teraz zastosuj F = m a: F = 0,145 x 8000.
- 4F = 1160 N, przeciwnie do ruchu.
- 5Sprawdzenie zdroworozsądkowe: bardzo krótki czas zatrzymania daje bardzo dużą siłę, dlatego rękawice łapacza są wyściełane.
Rząd wielkości tej odpowiedzi to właśnie fizyka. Wydłużenie czasu zatrzymania jest jedynym sposobem na zmniejszenie siły i to cała zasada stref zgniotu i poduszek powietrznych.
Przykład 3
Pytanie
Skrzynię o masie 6 kg pchamy siłą 50 N, a tarcie przeciwstawia się siłą 20 N. Znajdź jej przyspieszenie.
Odpowiedź
5 m/s do kwadratu
Kroki
- 1Najpierw siła wypadkowa: 50 N do przodu minus 20 N do tyłu.
- 2Siła wypadkowa = 30 N w kierunku pchnięcia.
- 3Przekształć F = m a do a = F / m.
- 4a = 30 / 6 = 5 m/s do kwadratu.
Częste błędy
Wstawienie siły przyłożonej do F = m a, gdy występuje też tarcie.
F to siła wypadkowa. Złóż wszystkie siły z ich kierunkami, zanim cokolwiek podstawisz.
Pozostawienie masy w gramach.
Najpierw przelicz na kilogramy. Masa w gramach czyni wynik 1000 razy za dużym.
Mylenie masy i ciężaru.
Masę podaje się w kilogramach i się nie zmienia. Ciężar to siła w niutonach, równa masie razy g.
Zakładanie, że zerowa siła wypadkowa oznacza bezruch.
Oznacza stałą prędkość, co obejmuje ruch po prostej ze stałą szybkością.
Poćwicz
Najpierw rozwiąż je sam, potem otwórz odpowiedź. Utknąłeś w połowie? Zaznacz zadanie i poproś Solvecoon o brakujący krok.
1. Ciało o masie 25 kg przyspiesza z przyspieszeniem 2 m/s do kwadratu. Znajdź siłę wypadkową.
Pokaż odpowiedź
50 N, z F = 25 x 2.
2. Siła wypadkowa 90 N działa na masę 30 kg. Znajdź przyspieszenie.
Pokaż odpowiedź
3 m/s do kwadratu, z a = F / m.
3. Ile waży na Ziemi osoba o masie 70 kg, przy g = 9,8 m/s do kwadratu?
Pokaż odpowiedź
686 N. Ciężar to masa razy g, a że jest siłą, odpowiedź podajemy w niutonach.
O co ludzie pytają
- W jakich jednostkach podawać siłę?
- W niutonach, o ile masa jest w kilogramach, a przyspieszenie w metrach na sekundę kwadrat. Mieszanie jednostek to tu najczęstsze źródło błędów.
- Jak znaleźć siłę na podstawie zmiany prędkości?
- W dwóch krokach. Podziel zmianę prędkości przez czas, żeby otrzymać przyspieszenie, a potem pomnóż przez masę.
- Czy ciężar to to samo co masa?
- Nie. Masa to ilość materii w kilogramach; ciężar to działająca na nią siła grawitacji, w niutonach. Twoja masa na Księżycu jest taka sama, twój ciężar nie.
- Co znaczy ujemna siła?
- Że działa przeciwnie do kierunku przyjętego przez ciebie za dodatni. Ustalenie kierunku dodatniego przed startem usuwa większość zamieszania ze znakami.
Masz jedno przed sobą?
Zaznacz zadanie na stronie albo zrób zrzut przez Cmd/Ctrl + Shift + S, a Solvecoon przejdzie je z tobą.
Dodaj do Chrome →Wypróbuj za darmo — 5 rozwiązań dziennie. Bez karty.