דיאגרמת גוף חופשי היא ייצוג חזותי של אובייקט וכל הכוחות החיצוניים הפועלים עליו, כך שצריך לצייר מידע זה יחושב
הם חשובים מאוד לעבודה בהנדסה או בפתרון בעיות פיסיקה שכן ציורם עוזר לך להבין מה קורה בבעיה. ניתן לצייר תרשים גוף חופשי בפשטות רבה, עם ריבועים וחצים, או שאתה יכול להפוך אותו להרבה יותר מורכב. הדרישה היחידה היא שאתה או מישהו אחר שמסתכל על זה תוכל להבין מה התרשים מספר.
תרשים גוף חופשי (FBD) הוא ייצוג של אובייקט מסוים המציג את כל הכוחות החיצוניים שפועלים עליו. FBDs עוזרים מאוד בפתרון בעיות הנדסיות ופיסיקות.
צעדים
חלק 1 מתוך 2: יצירת FBD בסיסי
שלב 1. זהה את הגוף/האובייקט שברצונך ליצור ממנו FBD
דוגמה: גבר דוחף קופסה של 10 ק"ג על רצפה מחוספסת, עם מקדם חיכוך של µ = 0.6, על ידי הפעלת כוח 20N. אתה תבחר את הגוף שלנו להיות הקופסה
שלב 2. צייר ייצוג פשוט של הגוף
דוגמה: צור ריבוע לייצוג התיבה
שלב 3. תחשוב אילו כוחות פועלים על הגוף
דוגמה: אלה הם (1) משקל החפץ, (2) כוח הדחיפה של הגבר, (3) הכוח הנורמלי שהרצפה מפעילה, ו (4) כוח החיכוך הנובע מהרצפה הגסה
שלב 4. צייר את הכוחות אחד אחד באמצעות חיצים המצביעים על כיוון הכוח
התחל תמיד עם המשקל מכיוון שלכל החפצים יש משקל.
דוגמה: (1) עבור המשקל, צייר חץ המצביע כלפי מטה מכיוון שהמשקל הוא כוח המשיכה של כוח הכבידה של כדור הארץ, שהוא תמיד כלפי מטה
שלב 5. צייר את הכוחות הנותרים
דוגמה: (2) צייר חץ העוקב אחר כיוון כוח הדחיפה. (3) צייר חץ המצביע כלפי מעלה עבור הכוח הנורמלי מכיוון שהוא תמיד צריך להיות בניצב לרצפה. (4) צייר חץ המנוגד לכיוון התנועה של התיבה לחיכוך
שלב 6. תייג את הכוחות שלך כראוי וה- FBD הבסיסי שלך נעשה
עם זאת, אם ברצונך להגדיר את גודל הכוחות, תוכל להמשיך לשלבים הבאים.
חלק 2 מתוך 2: הוספת גודל הכוחות
שלב 1. הוסף מידע על המשקל
משקלו של האובייקט שווה למסת האצה של האובייקט*עקב כוח הכבידה.
- דוגמה: W = m*a. W = (10kg)*(9.81m/s^2) = 98.1N. כתוב זאת לצד החץ המתאים שלה.
- הערה: הכוחות נמדדים בניוטון או N.
שלב 2. הוסף את כוחות הדחיפה
גודל כוח הדחיפה שהגבר מפעיל הוא 20N. כתוב זאת לצד החץ המתאים שלה.
שלב 3. הוסף את הכוח הנורמלי
הכוח הנורמלי שווה לגודל המשקל הפועל בניצב לרצפה. במקרה זה, כל המשקל פועל בניצב לרצפה, ולכן, N ו- W שווים בגודלם. אז, N = 98.1N. כתוב זאת לצד החץ המתאים שלה.
שלב 4. הוסף את כוח החיכוך
כוח החיכוך ניתן על ידי הנוסחה: f = µ*N. לכן, f = 0.6*(98.1N) = 58.86N. כתוב זאת לצד החץ המתאים שלה.
