Hlavný rozdiel - vyvážené vs. nevyvážené sily

Keď uvažujeme o silách pôsobiacich na telo, sily môžu byť buď vyrovnaný alebo nevyrovnaný. Hlavný rozdiel medzi vyváženými a nevyváženými silami je ten, že keď sú sily vyvážené, čistá sila na telo je 0, zatiaľ čo čistá sila pôsobiaca na telo nie je 0, ak sú sily nevyvážené.

Čo sú to vyvážené sily

Sily pôsobiace na telo sú vyrovnané, ak je ich vektorový súčet 0Na telo teda nepôsobí žiadna čistá sila. Podľa Newtonových pohybových zákonov potom telo nezrýchli. To znamená, že ak je telo v pokoji, zostane aj naďalej v pokoji a ak je telo v pohybe, bude sa aj naďalej pohybovať rovnakou rýchlosťou po priamke. Ak sa telo pohybuje rovnakou rýchlosťou, ale nepohybuje sa po priamke, potom sily na tele nie sú vyvážené a telo zrýchľuje.

Vyrovnané sily - príklady

Zoberme si jednoduchý príklad. Psy na obrázku nižšie ťahajú za kus látky. Predpokladajme, že obaja psi ťahajú za látku silou 50 N v opačných smeroch, obidve sily by sa navzájom rušili a výsledná alebo čistá sila by bola 0. Tu sú sily vyrovnané a tkanina sa nehýbe.

Vyrovnaná sila_ Psi hrajúci sa v lagúnach

Myslite na hrnček položený na stole. To, že sa hrnček nepohybuje, ešte nemusí znamenať, že na hrnček nepôsobia žiadne sily. Na hrnček vždy pôsobí gravitácia, ktorá sa ho pokúša stiahnuť (tu predpokladáme, že hovoríme o hrnčeku na Zemi!), Gravitácia je však zrušená reakčnou silou nahor, ktorou pôsobí stôl na hrnček. Inými slovami, sily sú vyrovnané, a preto sa hrnček nehýbe.

Koplanárne sily

Zoberme si príklad, kde je telo ťahané 3 koplanárnymi silami (t.j. všetky pôsobia pozdĺž tej istej roviny). Ak telo zostane v pokoji, potom vieme, že sily na ňom sú vyrovnané. V nasledujúcom diagrame máme dve sily

a

pôsobiaci navzájom v pravom uhle a treťou silou

pôsobiaci pod uhlom

do vertikály. Ak sú vyvážené, potom môžeme nájsť vzťah medzi týmito dvoma silami

a

a uhol

.

Najprv vezmite sily vertikálne,

.

Horizontálne dostaneme

.

Rozdelením prvej rovnice na prvú dostaneme,

Ak sú tri koplanárne sily vyvážené a navzájom zvierajú rôzne uhly, jednoducho nájdite zložky každej sily v dvoch kolmých smeroch. Potom by mal byť vektorový súčet zložiek v každom smere 0.

Čo sú to nevyrovnané sily

Keď hovoríme, že sily na tele sú nevyvážené, máme na mysli, že existuje čistá výsledná sila. Ako obvykle, výslednú silu nájdeme nájdením vektorového súčtu síl. Napíšte, aby sme naznačili, že berieme súčet alebo výslednicu síl

ako

.

Podľa druhého Newtonovho zákona, ak je výsledná sila

pôsobí na teleso s hmotnosťou

, potom by telo podstúpilo zrýchlenie

v smere výslednej sily. Vezmime si ako príklad ďalšie preťahovanie lanom: tentokrát medzi človekom a psom:

Ťahanica vojny: Pes vs. človek

Na fotografii pôsobia sily vyrovnane. Predstavte si však, čo by sa stalo, keby pes potiahol tkaninu silou 60 N, zatiaľ čo žena ju stiahla silou 60,25 N v opačnom smere. Teraz bude na ženu pôsobiť nevyvážená sila 0,25 N. Ak je hmotnosť košele 3 g, zrýchlenie košele smerom k žene by bolo:

Rozdiel medzi vyváženými a nevyváženými silami

Čistá sila

Pre vyvážené sily, čistá sila je 0.

Pre nevyrovnané sily, čistá sila nie je 0.

Zrýchlenie

Vyrovnané sily nespôsobujú žiadne zrýchlenie.

Nevyrovnané sily spôsobiť zrýchlenie.

Obrázok so súhlasom

„Tug of War“ od PROgarlandcannon (vlastná práca) [CC BY-SA 2.0], cez flickr

„Remorkér“ od PROCary Bass-Deschenes (vlastná práca) [CC BY-SA 2.0], cez flickr (Upravené)