Cosa mostra un diagramma a corpo libero
Un diagramma a corpo libero è una rappresentazione visiva di tutte le forze che agiscono su un oggetto. Non mostra direttamente il movimento o l'accelerazione dell'oggetto. Mostra:
* Forze: Frecce che rappresentano la direzione e la grandezza di ciascuna forza che agisce sull'oggetto (ad es. Gravità, forza normale, attrito, forza applicata).
* Oggetto: Una semplice rappresentazione dell'oggetto (di solito una scatola o un cerchio).
Come ottenere l'accelerazione
Per trovare l'accelerazione da un diagramma a corpo libero, è necessario seguire questi passaggi:
1. Identifica tutte le forze: Assicurati di aver identificato correttamente tutte le forze che agiscono sull'oggetto nel diagramma del corpo libero.
2. Scegli un sistema di coordinate: Decidi un sistema di coordinate (di solito assi X e Y) per descrivere la direzione delle forze.
3. Risolvi le forze in componenti: Se le forze non sono allineate con gli assi prescelti, suddividerle in componenti orizzontali (x) e verticali (y).
4. Applica la seconda legge di Newton: Per ogni direzione (X e Y), riassumi tutte le forze che agiscono in quella direzione e impostalo uguale alla massa dell'oggetto moltiplicato per la sua accelerazione in quella direzione:
* Σf_x =ma_x
* Σf_y =ma_y
5. Risolvi per l'accelerazione: Risolvi le equazioni per i componenti di accelerazione (A_X e A_Y).
6. Trova l'entità e la direzione: Se hai bisogno dell'accelerazione generale, usa il teorema pitagorico per trovare l'entità:a =√ (a_x² + a_y²). La direzione può essere trovata usando la trigonometria.
Esempio
Diciamo che hai una scatola seduta su una rampa con una forza che la spinge in salita. Ecco come troveresti l'accelerazione:
1. Forze: Gravità (verso il basso), forza normale (perpendicolare alla rampa), forza applicata (su per la rampa), attrito (opposto al movimento).
2. Sistema di coordinate: Scegli l'asse X parallelo alla rampa e all'asse Y perpendicolare alla rampa.
3. Ruotare le forze: Rompi la gravità in componenti paralleli e perpendicolari alla rampa.
4. Seconda legge di Newton:
* Σf_x =ma_x (somma delle forze parallele alla rampa)
* Σf_y =ma_y (somma delle forze perpendicolari alla rampa)
5. Risolvi: Risolvi le equazioni per a_x e a_y.
6. Magnitudo e direzione: Usa il teorema pitagorico e la trigonometria per trovare l'accelerazione generale.
Punto chiave: Il diagramma del corpo libero è uno strumento visivo che ti aiuta a identificare e organizzare le forze coinvolte. L'accelerazione viene calcolata attraverso la seconda legge di Newton utilizzando le informazioni dal diagramma del corpo libero.
