Vapaakappalekaavio on visuaalinen esitys kohteesta ja kaikista siihen vaikuttavista ulkoisista voimista, joten piirtääksesi sen sinun on laskettava nämä tiedot
Ne ovat erittäin tärkeitä työskenneltäessä tekniikan tai fysiikan ongelmanratkaisussa, koska niiden piirtäminen auttaa sinua ymmärtämään, mitä ongelmassa tapahtuu. Vapaakappalekaavio voidaan piirtää yksinkertaisesti neliöillä ja nuolilla tai tehdä siitä paljon monimutkaisempi. Ainoa vaatimus on, että sinä tai joku muu, joka katsoo sitä, pystyy ymmärtämään, mitä kaavio kertoo.
Vapaakappalekaavio (FBD) on esitys tietystä objektista, joka näyttää kaikki siihen vaikuttavat ulkoiset voimat. FBD: t ovat erittäin hyödyllisiä tekniikan ja fysiikan ongelmanratkaisussa.
Askeleet
Osa 1/2: Perus FBD: n luominen
Vaihe 1. Tunnista runko/esine, josta haluat tehdä FBD: n
Esimerkki: Mies työntää 10 kg: n laatikkoa karkealla lattialla, jonka kitkakerroin on µ = 0,6, kohdistamalla 20 N voimaa. Valitset kehomme olemaan laatikko
Vaihe 2. Piirrä yksinkertainen esitys kehosta
Esimerkki: Tee neliö laatikon edustamiseksi
Vaihe 3. Mieti, mitkä voimat vaikuttavat kehoon
Esimerkki: Nämä ovat (1) esineen paino, (2) ihmisen työntövoima, (3) lattian normaalivoima ja (4) karkeasta lattiasta johtuva kitkavoima
Vaihe 4. Piirrä voimat yksitellen käyttämällä nuolia, joka osoittaa voiman suuntaan
Aloita aina painolla, koska kaikilla esineillä on painoa.
Esimerkki: (1) Piirrä painolle nuoli, joka osoittaa alaspäin, koska paino on maan painovoiman vetovoima, joka on aina alaspäin
Vaihe 5. Piirrä jäljellä olevat voimat
Esimerkki: (2) Piirrä nuoli, joka seuraa työntövoiman suuntaa. (3) Piirrä ylöspäin osoittava nuoli normaalille voimalle, koska sen tulee aina olla kohtisuorassa lattiaan nähden. (4) Piirrä nuoli, joka on kitkan laatikon liikesuuntaa vastapäätä
Vaihe 6. Merkitse voimasi oikein ja perus FBD on valmis
Jos kuitenkin haluat asettaa voimien suuruuden, voit jatkaa seuraaviin vaiheisiin.
Osa 2/2: Voimien suuruuden lisääminen
Vaihe 1. Lisää tietoja painosta
Kohteen paino on yhtä suuri kuin kohteen massa*painovoiman aiheuttama kiihtyvyys.
- Esimerkki: W = m*a. W = (10 kg)*(9,81 m/s^2) = 98,1 N. Kirjoita tämä vastaavan nuolen viereen.
- Huomautus: Voimat mitataan Newtonissa tai N.
Vaihe 2. Lisää työntövoimat
Miehen kohdistaman työntövoiman suuruus on 20N. Kirjoita tämä vastaavan nuolen viereen.
Vaihe 3. Lisää normaali voima
Normaali voima on yhtä suuri kuin paino, joka vaikuttaa kohtisuoraan lattiaan. Tässä tapauksessa kaikki paino vaikuttaa kohtisuoraan lattiaan, joten N ja W ovat yhtä suuria. N = 98,1 N. Kirjoita tämä vastaavan nuolen viereen.
Vaihe 4. Lisää kitkavoima
Kitkavoima annetaan kaavalla: f = µ*N. Siksi f = 0,6*(98,1 N) = 58,86N. Kirjoita tämä vastaavan nuolen viereen.
