A física de pesos polia pode ser determinada usando Segunda e Terceira Leis de Newton. Segunda Lei de Newton afirma que a força resultante actuando um objecto é igual ao produto da sua aceleração e de massa. Terceira Lei de Newton afirma que toda ação tem uma igualmente forte força contrária na direção oposta. Você pode calcular a física de um sistema de roldanas, determinando as forças que atuam sobre os pesos e as suas direções.
Desenhar setas que se projectam directamente para baixo (ou para o solo) a partir de cada um dos pesos de polia. Isto representa a força da gravidade, e é igual à massa do peso polia vezes 9.8 (a constante gravitacional, ou g). Rotular as forças "m1g" e "m2g."
Calcular o ângulo entre a seta vigor para cada peso e a continuação da linha polia (se a linha de polia é vertical, este ângulo é zero se é dez graus do vertical, o ângulo é de dez graus). Para encontrar a componente da força que actua contra a polia, calcular o produto da massa, g, e o co-seno do ângulo de. Faça isso para ambos os pesos, e rotular os vetores de força resultantes "f1" e "F2."
Desenhar setas que se projectam directamente ao longo da polia de cada um dos pesos de polia. Isto representa a força de tensão do cabo de tracção sobre os pesos. De acordo com a Terceira Lei de Newton, a força de tensão sobre os pesos é igual e oposta à força dos pesos actuam sobre a roldana, mas que não pode calcular que, no entanto, enquanto que agora a força rotular "T."
Calcular a força resultante actuando sobre um dos pesos: força líquida = F1 - T (subtrair, porque as forças são em direcções opostas). Por a segunda lei de Newton, a força líquida é também igual à massa do peso vezes a sua aceleração. Por substituição: M1a = f 1 - t (a é a aceleração, m é a massa do objecto). Assim, t = m1a + f1.
Use o mesmo processo para encontrar a força resultante agindo sobre o outro peso: m2 * a = F2 - T. A tensão é a mesma em ambos os pesos devido a Terceira Lei de Newton. Cada fibra da corda puxa com a mesma força com a qual ele está a ser puxado.
Substituir a equação para a tensão do Passo 4 para a equação do Passo 5: m2A = F2 - M1a + f1.
Resolva para "uma" para encontrar a aceleração do sistema. m1A + m2A = F1 + F2- um (m1 + m2) = F1 + F2- A = (F1 + F2) / (m1 + m2). Em outras palavras, a aceleração do sistema é igual à soma da componente das forças gravitacionais que actuam contra a polia dividida pela soma da massa dos pesos.
Compare F1 e F2. O maior dos dois irá dizer-lhe a direção que o sistema está acelerando (se f1 é maior, a polia está acelerando no final do primeiro peso).
dicas & avisos
- Os cálculos acima assumem superfícies sem atrito e polias sem massa, que são comuns para problemas básicos de física. Se o problema afirma que há atrito ou que a polia tem uma massa, os cálculos tornam-se muito mais complexa.
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