力を理解する
* 重力: 重力は質量に作用し、下方に引っ張ります。重力(g)による加速は約9.8 m/s²です。
* 摩擦: 摩擦は動きに反対します。静的(動きの開始を防ぐ)または運動速度(発生中は動きに抵抗する)である可能性があります。関与する摩擦係数を知る必要があります。
動きの計算
1。自由ボディ図: 自由なボディ図を描くことから始めます。これは、質量に作用するすべての力を示します。
2。正味力: 質量に作用する正味の力を決定します。これは、すべての力のベクトル合計です。
3。ニュートンの第二法則: ニュートンの第二法則(f =ma)を適用して加速を見つけます。
* a =f_net / m
4。運動学: 運動式を使用して、加速に基づいた動きを記述します。
*一定の加速の場合:
* v =u + at(最終速度、初期速度、加速、時間)
* S =UT +(1/2)AT²(変位、初期速度、加速、時間)
*v²=u² + 2as(最終速度、初期速度、加速、変位)
例:水平面上のスライド
1 kgの質量が0.2の速度論的摩擦係数(μ_K)を持つ表面上で水平にスライドしているとしましょう。
* 力:
*適用力(f_applied)=1 n(水平、運動の方向)
*重力(f_gravity)=mg =(1 kg)(9.8 m/s²)=9.8 n(下向き)
*通常の力(f_normal)=9.8 n(上方、等しく、重力とは反対)
*摩擦(f_friction)=μ_k * f_normal =0.2 * 9.8 n =1.96 n(運動方向の反対)
* ネットフォース:
* f_net =f_applied -f_friction =1 n -1.96 n =-0.96 n
*正味の力は陰性であり、それが適用された力の反対方向に作用することを意味します。
* 加速:
* a =f_net / m =-0.96 n / 1 kg =-0.96 m /s²(負の減速を示します)
* 運動学:
*現在、運動学的方程式を使用して、初期速度と加速度を知って、いつでも速度と変位を見つけることができます。
キーポイント
* 摩擦: 摩擦係数は、動きへの影響を計算するために重要です。
* 方向: 力と加速の方向に細心の注意を払ってください。
* 仮定: この例では、一定の摩擦を想定しています。実際のシナリオでは、摩擦は異なる場合があります。
* 複雑なシステム: より複雑なシステム(例えば、傾斜面など)の場合、表面の角度を考慮し、力を成分に分解する必要があります。
より具体的な例を希望するか、別のシナリオを探りたい場合はお知らせください!