Результирующая сила

В этой статье объясняется, что такое результирующая сила системы сил и как она рассчитывается. Вы найдете несколько примеров того, как найти результирующую силу, а также сможете попрактиковаться, выполняя упражнения, решаемые шаг за шагом.

Какова результирующая сила?

Результирующая сила — это сила, которая эквивалентна системе двух или более сил, так что вся система сил может быть заменена результирующей силой.

Результирующая сила рассчитывается путем сложения всех сил, действующих на тело.

Точно так же результирующая сила системы также называется чистой силой или полной силой .

Результирующая сила используется для упрощения системы сил, поскольку позволяет заменить все силы, приложенные к телу, одной силой.

Как рассчитать результирующую силу

В физике, чтобы вычислить результирующую силу системы сил, необходимо сложить все силы, действующие в системе.

Однако общей формулы для нахождения равнодействующей силы системы не существует, а для суммирования сил приходится применять тот или иной метод в зависимости от направлений и направлений действия сил. Ниже вы можете увидеть все случаи, объясненные шаг за шагом.

Силы с одинаковым направлением и значением

Например, следующие две силы имеют одинаковое направление и одинаковое направление, поэтому, чтобы найти их результирующую силу, достаточно сложить их величины и представить силу с тем же направлением и тем же направлением, но величина которой является суммой сил. .

Более того, чтобы графически сложить две силы этого типа, просто поместите одну силу за другой.

Силы одного и того же направления, но разные направления

Например, следующие две силы имеют одинаковое направление, поскольку они параллельны, но их направление противоположно. Следовательно, сила, возникающая в результате их суммы, будет силой, имеющей направление и направление большей силы, а ее модуль будет представлять собой вычитание модулей двух сил.

Силы с разными направлениями и значениями

Посмотрите на следующий пример, в котором рассчитывается результирующая сила двух конкурирующих сил. Поскольку они имеют разное направление, сначала выполняется векторное разложение, затем складываются компоненты, находящиеся на одной оси:

Другими словами, когда силы имеют разные направления, мы складываем компоненты векторов. Помните, что если нам дан угол наклона силы, мы можем найти ее векторное разложение с помощью синуса и косинуса:

Численное сложение сил можно производить, если их можно разложить на векторы, в противном случае силы необходимо складывать графически . Для этого воспользуемся методом параллелограмма (или правилом параллелограмма), который заключается в следующем:

1. Сначала мы рисуем линию на конце одной силы, параллельную другой силе.
2. Повторяем предыдущий шаг с другой силой.
3. Результирующая сила представляет собой диагональ параллелограмма от общего начала сил до точки пересечения двух параллельных прямых.

Этот метод подходит для добавления пары сил, но если мы хотим добавить три и более сил, лучше использовать метод многоугольника , который состоит из:

1. Располагайте каждую силу за другой так, чтобы начало одной силы совпадало с концом другой силы. Порядок, в котором мы размещаем силы, не имеет значения.
2. Результирующая сила — это вектор, полученный путем соединения начала первой силы с концом последней силы.

Решенные проблемы результирующей силы

Упражнение 1

Найдите силу, возникающую в результате действия следующих двух сил:

В этом случае две силы имеют одинаковое направление и одинаковое направление, поэтому, чтобы сложить две силы, вы должны сложить их величину, и результирующая сила будет иметь то же направление и то же направление, что и две силы:

Упражнение 2

Рассчитайте силу, возникающую в результате действия следующих трех сил:

Все три силы имеют одинаковое направление, поэтому направление результирующей силы будет одинаковым для этих сил.

В этом упражнении у нас есть две силы с одинаковым направлением и направлением, поэтому мы можем их сложить напрямую. С другой стороны, у нас есть другая сила с тем же направлением, но с другим направлением, поэтому эта сила вычтет интенсивность из результирующей силы.

Кроме того, значение суммы сил, направленных вправо, больше, чем значение силы, направленной влево, поэтому результирующая сила должна иметь правое направление.

Упражнение 3

Сложите следующие две силы численно, чтобы определить результирующую силу системы:

• Усилие 10 Н при наклоне относительно горизонтальной оси 45°.
• Усилие 7 Н при наклоне относительно горизонтальной оси 60°.

Постановка задачи говорит нам, что силы имеют разные направления, поэтому сначала нужно разложить их векторно по формулам синуса и косинуса:

А теперь добавим компоненты сил, соответствующие одной оси:

Следовательно, результирующая сила равна:

Мы также можем вычислить модуль результирующей силы:

Упражнение 4

Найдите графически силу, возникающую из следующей системы сил:

Чтобы сложить все векторные силы на графике, нам нужно применить метод многоугольника: