Diagram swobodnego ciała jest wizualną reprezentacją obiektu i wszystkich działających na niego sił zewnętrznych, więc aby go narysować, musisz obliczyć te informacje
Są bardzo ważne w pracy nad rozwiązywaniem problemów inżynieryjnych lub fizycznych, ponieważ ich rysowanie pomaga zrozumieć, co się dzieje w problemie. Diagram swobodnych ciał można narysować bardzo prosto, za pomocą kwadratów i strzałek, lub można go znacznie bardziej skomplikować. Jedynym wymaganiem jest to, że ty lub ktoś inny, kto na niego patrzy, powinien być w stanie zrozumieć, co mówi diagram.
Diagram swobodnych ciał (FBD) to reprezentacja pewnego obiektu pokazująca wszystkie siły zewnętrzne, które na niego działają. FBD są bardzo pomocne w rozwiązywaniu problemów inżynieryjnych i fizycznych.
Kroki
Część 1 z 2: Tworzenie podstawowego FBD
Krok 1. Zidentyfikuj ciało/przedmiot, z którego chcesz zrobić FBD
Przykład: Mężczyzna pcha 10-kilogramowe pudełko po szorstkiej podłodze o współczynniku tarcia µ = 0,6, przykładając siłę 20N. Wybierzecie nasze ciało na pudełko
Krok 2. Narysuj prostą reprezentację ciała
Przykład: Stwórz kwadrat, który będzie reprezentował pudełko
Krok 3. Zastanów się, jakie siły działają na ciało
Przykład: Są to (1) ciężar przedmiotu, (2) siła pchająca człowieka, (3) normalna siła wywierana na podłogę oraz (4) siła tarcia spowodowana szorstką podłogą
Krok 4. Narysuj siły jedna po drugiej za pomocą strzałek wskazujących kierunek siły
Zawsze zaczynaj od wagi, ponieważ wszystkie przedmioty mają wagę.
Przykład: (1) W przypadku ciężaru narysuj strzałkę skierowaną w dół, ponieważ ciężar jest siłą przyciągania ziemskiej grawitacji, która zawsze jest skierowana w dół
Krok 5. Narysuj pozostałe siły
Przykład: (2) Narysuj strzałkę, która podąża za kierunkiem siły pchania. (3) Narysuj strzałkę skierowaną w górę dla siły normalnej, ponieważ zawsze powinna być prostopadła do podłogi. (4) Narysuj strzałkę przeciwną do kierunku ruchu pudła dla tarcia
Krok 6. Odpowiednio oznacz swoje siły, a Twój podstawowy FBD jest gotowy
Jeśli jednak chcesz określić wielkość sił, możesz przejść do następujących kroków.
Część 2 z 2: Dodawanie wielkości sił
Krok 1. Dodaj informacje o wadze
Masa obiektu jest równa masie obiektu*przyspieszeniu wywołanemu grawitacją.
- Przykład: W = m*a. W = (10kg)*(9.81m/s^2) = 98,1N. Napisz to obok odpowiedniej strzałki.
- Uwaga: Siły są mierzone w Newtonach lub N.
Krok 2. Dodaj siły pchania
Wielkość siły pchania przyłożonej przez człowieka jest podawana jako 20N. Napisz to obok odpowiedniej strzałki.
Krok 3. Dodaj normalną siłę
Siła normalna jest równa wielkości ciężaru działającego prostopadle do podłogi. W tym przypadku cały ciężar działa prostopadle do podłogi, dlatego N i W są równe co do wielkości. Tak więc N = 98,1 N. Napisz to obok odpowiedniej strzałki.
Krok 4. Dodaj siłę tarcia
Siłę tarcia określa wzór: f=µ*N. Dlatego f = 0,6*(98,1N) = 58,86N. Napisz to obok odpowiedniej strzałki.
