Introducere în studiul forțelor și a diagramelor corpurilor libere - recapitulare

Revizuirea conceptelor și abilităților cheie pentru forțe, inclusiv a modului de a desena diagrame cu corpuri libere.

Termeni cheie

Termen	Semnificație
Forță	O acțiune asupra unui corp, prin împingere sau tragere, de obicei are notația $F$ ‍. Unitate de măsură în SI este Newton ( $N$ ‍) sau $\frac{kg m}{s^{2}}$ ‍.
Forță de contact	O forță care necesită contact între corpuri. Exemple sunt tesiunea, forța normală, frecarea.
Forță de acțiune la distanță	O forță care nu necesita contact între corpuri pentru a acționa. Un exemplu este forța gravitațională (greutatea).
Reprezentarea corpului	Un desen în care sunt reprezentate toate forțele ce acționează asupra unui corp. Corpul este reprezentat printr-un punct cu forțele desenate ca săgeți îndreptate în exteriorul punctului. Uneori se numește reprezentare a forțelor.

Tipuri de forțe

Forță (notația)	Tipul de forță	Definiție
Greutatea ( $F_{g}$ ‍ or $G$ ‍)	De acțiune la distanță	Forță provenită din gravitație acționând asupra unui corp cu masă. Se mai numește și forță gravitațională. Atrage în permanență corpurile către Pământ (în jos).
Tensiunea ( $F_{T}$ ‍ or $T$ ‍)	Contact	Forță care apare atunci când se acționează asupra unui corp prin intermediul unei coarde, a unei sfori, lanț, cablu sau printr-o sârmă. Acționează asupra corpului de-a lungul direcției sforii.
Forța normală ( $F_{N}$ ‍ or $N$ ‍)	Contact	Forța dintre două obiecte care intră în contact unul cu celălalt. Acționează perpendicular pe suprafața corpului.
Frecarea ( $F_{f}$ ‍ or $f$ ‍)	Contact	Forța care se opune deplasării dintre suprafețe. Acționează paralel cu suprafața de contact și în sensul opus deplasării.

Reprezentarea unui corp liber

Începem prin a identifica forțele de contact. Să urmărim ce suprafață atinge corpul prin trasarea conturului acestuia (vezi Figura 1 de mai jos). Desenăm un punct în locul în care există ceva care atinge conturul; acolo unde există un punct, trebuie să fie cel puțin o forță de contact. Desenăm vectorii forțelor la suprafața de contact pentru a reprezenta cum împing sau trag de corp (incluzând sensul corect).
Figura 1. Identificarea forțelor de contact pentru o bucată de brânză în repaus pe o rampă.
După ce am identificat forțele de contact, desenăm un punct pentru a reprezenta corpul care ne interesează (vezi Figura 2 de mai jos). Vrem să aflăm doar forțele ce acționează asupra corpului și nu forțele pe care le exercită acesta asupra altor corpuri.
Desenăm un sistem de coordonate și marcăm direcțiile pozitive. În cazul în care corpul se află pe un plan înclinat, aliniem axele cu unghiul respectiv.
Desenăm forțele de contact acționând asupra punctului prin săgeți îndreptate în exteriorul acestuia. Ne asigurăm că dimensiunile săgeților sunt relativ proporționale între ele. Scriem și notația fiecărei forțe.
Reprezentăm forțele de acțiune la distanță. De obicei, este greutatea, în cazul în care nu există sarcină electrică sau magnetism.
Reprezentăm vectorul accelerație lângă punct -- nu atingându-l. Dacă nu există accelerație, scriem $a = 0$ ‍.

\begin{aligned}  \end{aligned}

Iată un exemplu de reprezentare a unei bucăți de brânză în repaus pe o masă (vezi figura 2 de mai jos). Gravitația trage în jos masa corpului prin greutate (

G

), în timp ce suprafața pe care este așezat îl împinge în sus cu o forță normală (

N

). Din moment ce nu există nicio sfoară, iar brânza nu încearcă să alunece, nu acționează tensiunea sau frecarea.

Greșeli frecvente și concepții greșite

Uneori unii elevi reprezintă forțele care acționează din partea corpului asupra altor corpuri. Noi vrem să reprezentăm doar forțele care acționează asupra corpului nostru. De aceea vom urmări doar forțele care acționează asupra corpului care ne interesează.
Câteodată elevii uită sensurile diferitelor tipuri de forțe. Greutatea este mereu în jos, forța de frecare este mereu paralelă cu suprafața de contact, forța normală este mereu perpendiculară pe suprafața de contact, iar tensiunea doar trage de corp.

Află mai multe

Pentru a-ți verifica cunoștințele și a lucra în deprinderea acestor concepte, încearcă probleme cu reprezentări ale forțelor.

Vrei să te alături conversației?

Conectare

Ordonare după:

Nici o postare încă.

Înțelegi engleza? Dă clic aici pentru a vedea mai multe discuții care au loc pe site-ul în limba engleză al Khan Academy.