Диаграмма свободного тела - это визуальное представление объекта и всех внешних сил, действующих на него, поэтому для его построения вам потребуется вычислить эту информацию
Они очень важны для решения инженерных или физических задач, поскольку их рисование помогает понять, что происходит в проблеме. Диаграмму свободного тела можно нарисовать очень просто, с помощью квадратов и стрелок, а можно сделать ее намного сложнее. Единственное требование - вы или кто-то другой, смотрящий на него, должны понимать, о чем говорит диаграмма.
Диаграмма свободного тела (FBD) - это представление определенного объекта, показывающее все внешние силы, действующие на него. FBD очень полезны при решении инженерных и физических задач.
Шаги
Часть 1 из 2: Создание базового FBD
Шаг 1. Определите тело / объект, из которого вы хотите создать FBD
Пример: мужчина толкает ящик весом 10 кг по черновому полу с коэффициентом трения µ = 0,6, прилагая силу 20 Н. Вы выберете наше тело в качестве коробки
Шаг 2. Нарисуйте простое изображение тела
Пример: сделайте квадрат, представляющий коробку
Шаг 3. Подумайте, какие силы действуют на тело
Пример: это (1) вес объекта, (2) толкающая сила человека, (3) нормальная сила, прикладываемая к полу, и (4) сила трения из-за шероховатого пола
Шаг 4. Изобразите силы одну за другой, используя стрелки, указывающие направление силы
Всегда начинайте с веса, потому что все предметы имеют вес.
Пример: (1) Для веса нарисуйте стрелку, указывающую вниз, потому что вес - это сила притяжения земли, которая всегда направлена вниз
Шаг 5. Рисуем оставшиеся силы
Пример: (2) Нарисуйте стрелку, которая соответствует направлению толкающей силы. (3) Нарисуйте стрелку, указывающую вверх, для обозначения нормальной силы, потому что она всегда должна быть перпендикулярна полу. (4) Нарисуйте стрелку, противоположную направлению движения коробки для трения
Шаг 6. Обозначьте свои силы должным образом, и ваш основной FBD готов
Однако, если вы желаете приложить силу, вы можете перейти к следующим шагам.
Часть 2 из 2: Увеличение силы
Шаг 1. Добавьте информацию о весе
Вес объекта равен массе объекта * ускорению свободного падения.
- Пример: W = m * a. W = (10 кг) * (9,81 м / с ^ 2) = 98,1 Н. Напишите это рядом с соответствующей стрелкой.
- Примечание: силы измеряются в Ньютонах или Н.
Шаг 2. Добавьте толкающие силы
Величина толкающей силы, приложенной мужчиной, составляет 20 Н. Напишите это рядом с соответствующей стрелкой.
Шаг 3. Добавьте нормальную силу
Нормальная сила равна величине веса, действующего перпендикулярно полу. В этом случае весь вес действует перпендикулярно полу, поэтому N и W равны по величине. Итак, N = 98,1N. Напишите это рядом с соответствующей стрелкой.
Шаг 4. Добавьте силу трения
Сила трения определяется формулой: f = µ * N. Следовательно, f = 0,6 * (98,1N) = 58,86N. Напишите это рядом с соответствующей стрелкой.
