Натяжение — это сила, действующая по всей длине веревки, струны, проволоки или тросов. Специальной формулы напряжения не существует. Напряжение является разновидностью контактной силы. Основные законы физики можно применить для расчета силы натяжения струны или веревки. Натяжение всегда представляет собой тянущую силу и проявляется в веревке только тогда, когда ее тянет сила. Здесь, в этой статье, мы обсуждаем формулу напряжения в разных сценариях.
При решении числовых величин, связанных с натяжением, мы принимаем во внимание определенные допущения, без которых трудно рассчитать натяжение, используя основные законы физики. Это можно рассматривать как идеальный случай, который не всегда соответствует действительности в сценариях реальной жизни.
- Натяжение одинаково во всех точках каната.
- Рассматриваемая веревка не имеет массы.
- Не обращайте внимания на незначительное влияние трения, сопротивления воздуха и других нежелательных факторов, если не указано иное.
- Все расчеты сделаны на планете Земля и значение g (ускорение свободного падения составляет 9.8 м/с 2 .
В этой статье мы вычисляем формулу напряжения для следующих 10 сценариев:
Формула натяжения каната, тянущего блоки по горизонтали
Это наиболее распространенная форма натяжения струны. Веревкой тянут два блока, находящихся на расстоянии друг от друга. Блоков может быть n, но натяжение каждой веревки будет разным. Здесь сила F тянет блоки массами M1 и M2 по поверхности без трения (uk=0).
Для всей системы: Fnet(для всей системы) = Общая масса*ускорение => Ускорение (а) = F/(M1+M2)
Используя диаграмму свободного тела, показанную выше, мы сосредоточились на двух блоках по отдельности и рассчитали формулу для натяжения.
Т = М1*а Т = Ж + М2*a
Оба уравнения можно использовать для определения значения натяжения веревки. Значения напряжения будут одинаковыми. Единицей силы натяжения в системе СИ является Ньютон. Вы можете прочитать наш блог о единицах силы для более подробной информации.
Формула натяжения каната, тянущего блоки по горизонтали с участием кинетического трения.
Кинетическое трение — это противодействующая сила между двумя телами, находящимися в относительном движении. В идеальном случае проблем с натяжением всегда будет задействован фактор трения. Обычно мы опускаем его для упрощения вычислений. Статическое трение будет иметь место в случаях, когда сила, приложенная к системе, меньше предельного трения.
Здесь результирующая сила системы будет включать приложенную силу тяги, силу натяжения плюс силу трения в направлении, противоположном приложенной силе. Следует отметить, что сила трения будет применяться к каждому объекту с массой.
Формула трения = μk*Н => мкk * (м*г) [где μk – коэффициент кинетического трения] Трение всей системы = μk(m1+m2)*g Трение блока1 = m1*g Трение блока2 = m2*g
Используя диаграмму свободного тела, как показано выше,
Блок 1: Сила натяжения и сила трения действуют в противоположных направлениях.
Fnet = T – трение => Т = мкk*m1* г + м1*a
Блок 2: сила приложена вправо. Натяжение и сила трения действуют в одном направлении.
Fnet = F – T – трение => Т = F – мкk*m2*г – м2*a
Формула натяжения каната при перетягивании каната
В игре «Перетягивание каната» две команды тянут одну веревку навстречу друг другу в противоположных направлениях. Побеждает та команда, которая перетянет противника на свою сторону. Сила команды передается через натяжение веревки, чтобы тянуть противника. Найдем формулу напряженности в таком сценарии.
F = масса x ускорение => Fсеть = общая масса хасеть => aсеть = Фсеть /общая масса
Ускорение во всей системе будет одинаковым. Используем это значение ускорения в уравнении сил для обоих тел и вычисляем формулу натяжения. Вы можете прочитать здесь для подробного вывода.
Формула натяжения вертикально подвешенного провода с грузом
Формула натяжения веревки, прикрепленной к грузу под углом
Струны не всегда будут прикреплены в вертикальном направлении или горизонтальном положении. Как правило, они крепятся под углом в соответствии с удобством. Например, серийные провода освещения сделаны так, чтобы свободно висеть в елке. Возможно, вы видели линию свешивания ткани, которая никогда не бывает прямой, она изгибается из-за веса. Попробуем рассчитать натяжение струн такого подобного случая.
Здесь груз массой m подвешен на двух тросах с натяжением T1 и T2. Поскольку задействовано два провода, натяжение может быть разным. Угол, который провода образуют с потолком, обозначен как a и b.
Сначала мы нарисуем диаграмму свободного тела для блока. Силы натяжения разрешаются в горизонтальном и вертикальном направлениях. Сила mg будет действовать вниз за счет гравитационного притяжения, а натяжение будет действовать в противоположном направлении, т.е. вверх.
T1 sin(a) + T2 sin(b) = m*g ———-(1)
T1cos(a) = T2cos(b)———————(2)
Решая уравнения (1) и (2), мы можем прийти к решению для T1 и T2. Заметим, что если угол a=b, то натяжение T1 будет равно T2.
Формула натяжения в лифте
Это классическая численная задача в физике для силы растяжения. Когда кто-нибудь подвешен на веревке в состоянии покоя, тогда натяжение равно весу тела. Но когда веревку тянут вверх или вниз с ускорением, значение натяжения изменяется. Напряжение всегда будет выше при подтягивании тела вверх по сравнению с опусканием.
T = m*g [когда лифт останавливается]
T = m*(ga) [когда лифт опускается]
T = m*(g+a) [Когда лифт движется вверх]
Человек, идущий по канату
Возможно, вы видели или слышали о каскадерах, идущих по канату. Эта задача аналогична гире, подвешенной на двух тросах. Вес человека можно принять как блок, свободно подвешенный на двух тросах, образующих угол с потолком. Натяжение будет разным на двух участках веревки, за исключением случаев, когда человек находится точно в середине.
T1 sin(a) + T2 sin(b) = m*g ———-(1)
T1cos(a) = T2cos(b)———————(2)
Формула натяжения проволоки при круговом движении.
Вы когда-нибудь раскачивали груз, прикрепленный к веревке? Вы бы почувствовали натяжение струны в своих руках.
Здесь сила mg веса из-за силы тяжести будет действовать вниз, а натяжение будет действовать к нам, от веса. На груз действует еще одна дополнительная сила. Это называется центростремительной силой. Это сила, которая пытается притянуть объект к центру, т.е. к вам. Итак, на тело действуют три силы: гравитационная, натяжная и центростремительная.
У нас есть три вектора, поэтому мы решаем векторы и находим формулу натяжения струны.
Напряжение = sqrt[(mg) 2 +(mv 2 /r) 2 ]
Формула натяжения каната шкива
Шкив используется для уменьшения усилий при подъеме тяжелых предметов. Он состоит из неподвижного колеса, по которому свободно проходит веревка или веревка. При определении силы натяжения мы предполагаем, что трение между канатом и шкивом равно нулю.
В системе шкивов есть два случая. Веревка может двигаться вверх или вниз с ускорением а. Напряжение в обоих сегментах будет одинаковым. Запишем уравнение для чистой силы в каждом из блоков и рассчитаем натяжение веревки из двух уравнений.
Для блока 1: движение вверх против силы тяжести с ускорением a
m1*а = Т – м*г [чистая сила = натяжение – сила гравитации]
Т = м1*а + м1*g
Для блока 2: движение вниз под действием силы тяжести с ускорением a
m1*а = м*г – Т [чистая сила = сила гравитации – натяжение]
Т = м1*г – м1*a
Формула натяжения проволоки с наклоном и шкивом
В реальной жизни сила, действующая на объект, будет строго горизонтальной или вертикальной. Он всегда будет под углом. Итак, давайте посмотрим на этот пример, где два блока прикреплены к канату шкива. Один блок помещается под наклоном, что также связано с кинетическим трением о поверхность.
На брусок m1 будут действовать четыре силы. Вес, нормальная сила, натяжение и кинетическая сила трения. Мы должны решить силы, чтобы составить уравнение в горизонтальном и вертикальном направлениях.
Чистая сила (M₁) = T – m₁gsinθ – трение T = M₁a – M₁gsinθ – μkМ₁г
На брусок m2 будут действовать две силы. Вес и натяжение веревки.
Чистая сила (M₂) = M₂g – натяжение Т = М₂г – М₂а
Используя приведенные выше два уравнения, мы можем найти значение силы натяжения.
Исследование силы натяжения:
Натяжение струн на гитаре может влиять на издаваемый ею звук. Натяжение струны регулируется при настройке гитары, чтобы получить определенную ноту. Прочтите эту статью «Влияние изменения натяжения струн на воспринимаемую высоту звука классической гитары», чтобы узнать больше об этом.
Может ли напряжение иметь отрицательное значение?
Если значение натяжения отрицательное, то это в основном означает, что сила действует в противоположном направлении. Во-вторых, поскольку сила направлена в противоположную сторону, в большинстве случаев на веревку может действовать сила сжатия, а не сила натяжения.
Одинакова ли величина натяжения во всех точках каната?
Для простоты считаем, что веревка при расчете не имеет массы. На самом деле веревка будет иметь некоторую массу. И значение натяжения веревки будет разным в разных местах веревки.
Предположим, например, что вы тянете веревку с потолка с силой F1, тогда натяжение ближнего к вам конца веревки будет примерно равно F1. Но, по мере продвижения дальше, значение напряжения будет уменьшаться.
Расчет напряжения на
Следите за нами:
Отправьте нам свой отзыв / предложение
Для получения дополнительной помощи, пожалуйста, свяжитесь с нами
Обнаружен блокировщик рекламы
Мы всегда изо всех сил старались предоставить вам лучшие онлайн-расчеты, поэтому есть скромная просьба либо отключить блокировщик рекламы, либо перейти на премиальные планы, чтобы использовать версию без рекламы для калькуляторов.
Or
Отключите блокировщик рекламы и обновите веб-страницу.
Содержание
| 1 | Что такое ценовой класс? |
| 2 | Таблица классов PriceEight: |
| 3 | Как рассчитать плотность priceeight (шаг за шагом): |
| 4 | Факторы, определяющие классификацию цены: |
| 5 | Какова цель класса priceeight? |
| 6 | Упомянутая цена восьми классов проверена официальными лицами? |
| 7 | Одинаковы ли классы цен для UPS и FedEx? |
Получите виджет!
Добавьте этот калькулятор на свой сайт и дайте пользователям возможность выполнять простые расчеты.
Обратная связь
Насколько легко было использовать наш калькулятор? Сталкивались ли вы с какой-либо проблемой, сообщите нам!
Этот онлайн-калькулятор натяжения троса поможет вам определить натяжение веревки или веревки, необходимое для подъема объекта. Кроме того, вы также сможете понять ускорение физического объекта, с которым он перемещается, будучи привязанным к веревке.
Так что, если вам интересно, как найти силу натяжения или какие параметры влияют на это физическое явление, вы находитесь в правильном месте. Продолжайте читать статью ниже, чтобы получить ответы на любые вопросы, возникающие у вас в связи с напряжением.
Что такое сила натяжения?
В контексте физики:
«Особая осевая сила, которая проходит через невесомый объект, такой как веревка, чтобы удерживать тяжелые предметы против силы тяжести, известна как натяжение».
Напряжение — очень важное физическое явление, которое следует третьему закону движения Ньютона: «Каждому действию есть равное, но противоположное противодействие». Обычно материалы с высокой прочностью на растяжение используются, когда вам нужно переносить и перемещать более тяжелые предметы. Наш онлайн-калькулятор физического натяжения позволяет рассчитать силу натяжения, необходимую для подъема объектов, находящихся в состоянии покоя, независимо от того, насколько они тяжелы. В противном случае, если объекты находятся в изменяющемся ускоренном движении, они продолжают изменять свое направление, даже если скорость остается постоянной. Здесь изменяется ускорение, которое можно вычислить с помощью другого калькулятора ускорения.
Изменение ускорения тел:
В предыдущем абзаце мы обсудили изменение ускорения. Здесь еще один фактор, который следует учитывать, – это второй закон движения Ньютона, который позволяет нам узнать, что если сила, приложенная к объекту, смещает его, она будет эквивалентна произведению массы и ускорения и дается следующим образом:
Имейте в виду, что если массивные тела оторвутся от веревки, они продолжат свободно падать под действием гравитационного притяжения. И это движение свободного падения можно проанализировать с помощью калькулятора свободного падения.
Кроме того, здесь необходимо учитывать еще один фактор. Это то, что мы также можем рассматривать объект в вакууме, где даже масса кажется равной нулю. Даже в этом состоянии этот бесплатный калькулятор физики натяжения кабеля позволит вам понять, какая сила натяжения действует на объект.
Натяжение веревки, прикрепленной к массе:
Одна веревка:
Рассмотрим следующее явление:
На приведенном выше рисунке к струне прикреплена масса, которая поднимается против силы тяжести. В этот момент на него действует пара сил, одна из которых — напряжение, а другая — вес. А поскольку объект находится в стационарном состоянии, общий эффект обеих этих сил становится равным нулю, что математически определяется следующим образом:
$$ ΣF = 0 = T + левый(-правый) $$
Поскольку вышеприведенная физика уравнения натяжения является базовой формой формулы горизонтального натяжения и содержит две силы, направленные друг против друга, мы можем переместить одну из них на другую сторону уравнения, чтобы убедиться, что обе они также эквивалентны друг другу. И эта эквивалентность удерживает объект в неподвижном состоянии покоя. Наш бесплатный онлайн-калькулятор напряжения также подходит для определения напряжения в таком состоянии. И приведенная выше формула становится:
Две веревки:
Теперь посмотрите на рисунок ниже:
В графическом представлении у нас есть одна и та же масса, прикрепленная к паре струн. Теперь в этом состоянии общее натяжение обеих веревок зависит от углов нитей и составляющих углов в терминах тригонометрических отношений. Поскольку мы знаем, что существуют только вертикальные составляющие, вдоль которых действует натяжение, мы будем учитывать их здесь для расчетов:
$$ ΣF = 0 = T_1y + T_2y + (-W) $$
Теперь в терминах тригонометрических отношений у нас есть другое выражение этих вертикальных составляющих:
$$ T_1y = T_1 * sinleft(αright) $$
$$ T_2y= T_2 * sinleft(βright) $$
$$ W = T_1 * sinleft(αright) + T₂_2 * sinleft(βright)
Что касается горизонтальных составляющих угла, которые приведены выше, то они стремятся к нулю, так как движения по этой оси при подъеме груза на веревке не будет. И в этом состоянии лучший онлайн-калькулятор физического натяжения позволит вам наблюдать силу натяжения только по вертикальной оси. Однако мы пройдемся по тригонометрическим отношениям, как описано для параллельной плоскости:
$$ T_1 * cosleft(αright) = T_2 * cosleft(βright) $$
Теперь, разделив всю приведенную выше физику уравнения натяжения на член (cosleft (alpharight)) создадим новое выражение для T_1 через T_2.
Теперь общая сумма сил в пересчете на вес определяется следующим образом:
$$ W = T_1 * sinleft(αright) + T_2 * sinleft(βright) $$
Аналогично для T_1 имеем:
Как рассчитать напряжение?
Ознакомьтесь с приведенными ниже примерами, чтобы более подробно понять концепцию темы. Оставайся сфокусированным!
Пример №01:
Предположим, Джек поднимает с помощью веревки груз массой около 45 кг. Учитывая нулевое ускорение, как рассчитать силу натяжения?
Решение:
Вы также можете проверить значения с помощью нашего бесплатного физического калькулятора натяжения каната.
Как работает калькулятор натяжения?
Ознакомьтесь с приведенным ниже руководством, которое позволит вам понять принцип работы этого бесплатного калькулятора силы натяжения. Продолжай читать!
Входной сигнал:
- В первом раскрывающемся списке выберите сценарий напряжения
- После выбора перейдите к вводу всех необходимых параметров в соответствующие поля.
- Кроме того, выберите единицу измерения для каждого введенного параметра.
- Наконец, нажмите кнопку расчета
Вывод:
- Поиск напряжения
- Определение ускорения
- Выяснение составляющих силы натяжения и самого натяжения в целом
Как напряжение меняет частоту?
Напряжение имеет прямую связь с частотой через сеть скорости волны. Это связано с тем, что при увеличении напряжения увеличивается скорость волны и, следовательно, усиливается частотная вибрация всего сценария.
Равна ли центростремительная сила натяжению нити?
Фактическая разница между натяжением нити и весом объекта дает нам эквивалентную центростремительную силу. И если вы хотите выполнить расчет силы кругового движения, вы также можете сделать это с помощью другого калькулятора центростремительной силы.
Чему равно натяжение нити в верхней части круга?
Когда вы связываете объект веревкой и вращаете его с полной силой, натяжение вверху становится очень маленьким, а его максимальное значение можно получить с помощью этого шкива калькулятора натяжения каната, который на самом деле находится внизу.
Что означает, что напряжение равно нулю?
Нулевое натяжение возникает только в веревке, без соприкосновения ее с каким-либо объектом. Это связано с тем, что веревка почти невесома, на нее не действует сила тяжести и поэтому на нее не действует сила натяжения.
Что происходит с натяжением при увеличении радиуса?
По мере того, как вы продолжаете увеличивать радиус круга, форма натяжения продолжает уменьшаться, что также можно оценить с помощью этого калькулятора свободной силы натяжения.
Напряжение отрицательное или положительное?
Да может быть! Независимо от того, какая сторона струны считается положительной, вы всегда получите одинаковые результаты, используя калькулятор натяжения или вручную.
С чем связана сила натяжения струны?
Именно приложенная сила вызывает натяжение струны. Когда объект привязан к веревке, он испытывает на себе гравитационное притяжение, а веревка создает соответствующую силу притяжения в направлении вверх против силы тяжести. Эта сила прямо пропорциональна натяжению струны и его основной причине.
Как найти натяжение двух канатов при одинаковом угле подвески?
Если возникает такое состояние, когда угол подвески канатов становится равным, то и натяжение в них обоих становится равным.
Является ли напряжение контактной силой?
Определенно да! Поскольку сила натяжения перемещается от одного конца к другому через невесомую веревку, она считается контактной силой.
Почему сила натяжения является электромагнитной?
Натяжение — это электромагнитная сила, которая фактически возникает в веревке за счет электромагнитных взаимодействий между молекулами или атомами струны, магнита или веревки.
Является ли напряжение формой энергии?
Нет! Это связано с его неконсервативной природой, что делает его потенциальную энергию абсолютно нулевой.
Вывод:
Натяжение представляет собой осевую силу, которая эквивалентна напряжению, создаваемому струной или канатом, и имеет очень широкое применение в машиностроении и других подобных дисциплинах. И из-за важности концепции перетаскивания более тяжелых предметов и их подъема мы разработали этот калькулятор натяжения свободного шкива с углом, чтобы можно было легко определить величину натяжения для определенного типа веревки.
Ссылки:
Из источника Википедии: Напряжение (физика), Система в равновесии, Система под действием результирующей силы
Из источника Академии Хана: Сила натяжения, Сверхгорячее натяжение, Напряженность в разгонной системе и пирог в лицо, Мягкое и среднее натяжение
Из источника Lumen Learning: нормальная сила, напряжение и другие примеры сил, нормальная сила, напряжение, реальные силы и инерционные системы отсчета, стратегии решения проблем.
