1. Comprensione delle forze come vettori
* Force è una quantità vettoriale, il che significa che ha sia la grandezza (forza) che la direzione.
* Rappresentiamo graficamente le forze come frecce. La lunghezza della freccia rappresenta la grandezza e la direzione della freccia indica la direzione della forza.
2. Metodi di aggiunta vettoriale
Esistono due metodi principali per l'aggiunta di vettori:
* Metodo grafico (tip-to-tail)
* Disegna il primo vettore di forza.
* A partire dalla punta del primo vettore, disegna il secondo vettore di forza.
* La forza risultante (cumulativa) è il vettore tratto dalla coda del primo vettore alla punta del secondo vettore. Questo crea un triangolo.
* Metodo analitico (trigonometria)
* Risolvi ogni forza nei suoi componenti orizzontali e verticali (usando seno e coseno).
* Aggiungi i componenti orizzontali e i componenti verticali separatamente.
* Usa il teorema pitagorico per trovare l'entità della forza risultante.
* Utilizzare la funzione arctangent per trovare la direzione della forza risultante.
3. Esempio
Diciamo che abbiamo due forze che agiscono su un oggetto:
* Force 1: 10 newton a destra
* Force 2: 5 newton verso l'alto
Metodo grafico:
1. Disegna una freccia da 10 Newton a destra.
2. Dalla punta della prima freccia, disegna una freccia di 5 Newton verso l'alto.
3. La forza risultante è la linea diagonale che collega la coda della prima freccia alla punta della seconda freccia.
Metodo analitico:
1. Force 1:
* Componente orizzontale:10 newton (poiché è interamente orizzontale)
* Componente verticale:0 Newtons
2. Force 2:
* Componente orizzontale:0 Newtons (poiché è interamente verticale)
* Componente verticale:5 newtons
3. Forza risultante:
* Componente orizzontale:10 newton + 0 newton =10 newtons
* Componente verticale:0 newton + 5 newton =5 newtons
4. Magnitudo: √ (10² + 5²) =√125 ≈ 11,18 newtons
5. Direzione: Arctan (5/10) ≈ 26,57 ° sopra l'orizzontale
Conclusione
L'effetto cumulativo delle due forze è una forza di circa 11,18 newton con un angolo di 26,57 ° sopra l'orizzontale.
Punto chiave: L'effetto cumulativo di più forze è chiamato forza net . Questa forza netta determina l'accelerazione dell'oggetto secondo la seconda legge di Newton (F =Ma).
