Utangulizi wa Nguvu ya Mitambo na Motion

Nguvu ya mitambo na mwendo ni msingi wa fizikia na uhandisi, kutawala kila kitu kutoka swing ya pendulum hadi uzinduzi wa roketi. Kama wewe ni kubuni daraja, troubleshooting injini ya gari, au tu kuelewa jinsi mpira hatua wakati mateke, dhana hizi ni muhimu. Makala hii expands juu ya kanuni za msingi za nguvu mitambo na mwendo, sadaka maelezo ya kina bado kupatikana kwa wanafunzi, ⁇ s, na wataalamu sawa. Sisi kuchunguza asili ya vikosi, hisabati ya mwendo, Newton ya sheria ya msingi ya nguvu, na sura halisi ya kila siku ya maisha yetu.

Nguvu ya Mitambo ni nini?

Kwa maneno rahisi, nguvu ya mitambo ni kushinikiza au kuvuta nguvu juu ya kitu kama matokeo ya mwingiliano wake na kitu kingine. Vikosi vinaweza kusababisha kitu cha kuharakisha, decelerate, mwelekeo wa mabadiliko, au deform. Wao ni wingi[FLT: 1]], ikimaanisha kuwa wana ukubwa (jinsi nguvu ya kushinikiza au kuvuta ni) na mwelekeo. Kitengo cha SI cha nguvu ni FLT: 2Fnewton (N)[LT: 3][[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[33]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]][[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[

Nguvu ziko kila mahali: mvutano katika kamba wakati wa vita vya vita, nguvu ya kawaida kutoka meza inayounga mkono kitabu, kuvuta mvuto wa dunia, na msuguano unaopunguza sanduku la kuponda. Ili kuchambua mwingiliano huu, wahandisi na fizikia mara nyingi huchota michoro ya mwili isiyo na kikomo[FLT: 1] ambayo inatenga kitu na kuonyesha vikosi vyote vinavyofanya kazi juu yake, ambayo ni muhimu kwa kuhesabu nguvu ya wavu na kusababisha mwendo.

Aina ya Nguvu za Mitambo

Nguvu za mitambo zinajumuishwa kwa kiasi kikubwa katika vikosi vya mawasiliano na vikosi visivyo vya mawasiliano, kila moja na aina muhimu:

  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]

    • Kuelewa interplay ya vikosi hivi ni muhimu kwa utabiri mwendo au uadilifu wa miundo. Kwa mfano, lifti kusonga juu inahusisha mvutano katika nyaya, nguvu ya kawaida kwenye sakafu, na mvuto - wote kaimu wakati huo huo.

    Kuelewa mwendo

    Motion ni mabadiliko katika nafasi ya kitu kuhusiana na sura ya kumbukumbu kwa muda. Wakati sisi mara nyingi kutumia maneno ya kila siku kama "kasi" au "moto," fizikia inahitaji ufafanuzi sahihi: makazi, kasi, na kuongeza kasi. Hizi idadi vector si tu kuonyesha ukubwa lakini pia mwelekeo, kufanya uchambuzi wa mwendo wote geometri na hisabati.

    Kuhamisha, urahisi, na kasi

    • Displacement[FLT:] umbali wa mstari wa moja kwa moja kutoka hatua ya mwanzo hadi hatua ya mwisho, ikiwa ni pamoja na mwelekeo.Kwa mfano, kutembea mita 5 kaskazini kisha mita 3 mashariki husababisha uhamisho wa mita 5.83 kaskazini mashariki. Hii inatofautiana na umbali, ambayo inafupisha njia jumla ya kusafiri (8 mita).
    • Velocity[FLT:] Kiwango cha mabadiliko ya makazi. Wastani wa velocity = makazi ya muda mfupi. velocity ni velocity wakati wowote maalum. kasi ni ukubwa wa velocity - scalar. gari kusafiri kaskazini katika 60 km / h ina velocity ya 60 km / h kaskazini.
    • Acceleration[FLT:]: Kiwango ambacho kasi hubadilika kwa wakati.Hii ni pamoja na kasi ya juu, kupunguza kasi, au kubadilisha mwelekeo.Kwa mfano, gari kugeuka kona kwa kasi ya mara kwa mara ni kasi kwa sababu ya mabadiliko yake ya mwelekeo. kasi = (mwisho velocity - mwanzo velocity) velocity, na vitengo vya SI ya m /s2.

    Ili kuona haya, fikiria grafu: mteremko wa grafu wa wakati wa nafasi unawapa velocity; mteremko wa velocity-time graph unatoa kasi. eneo chini ya graph ya muda wa graph sawa na makazi. Mahusiano haya ni msingi katika kinematics, utafiti wa mwendo bila kujali vikosi.

    Aina ya Motion

    Njia inaweza kugawanywa kwa njia yake na ufanisi:

    • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
    • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
    • Na katika kipindi hicho, dalili za dharura na dharura zimetajwa kama ifuatavyo:
    • Projectile Motion: mwendo wa pande mbili chini ya mvuto, kwa mfano, mpira wa kikapu. sehemu ya usawa ni mara kwa mara (upinzani wa hewa), wakati mwendo wa wima unaharakisha chini.

    Sheria ya Newton ya Motion

    Sheria tatu za Newton ni jiwe la msingi la mechanics classical. Wao kutoa mfumo wa kuhusiana na vikosi kwa hoja kusababisha. Kila sheria ni mkono na majaribio isitoshe na bado kutumika leo kwa ajili ya maombi mengi ya uhandisi (isipokuwa ambapo relativity au madhara quantum kutawala).

    Sheria ya Kwanza: Sheria ya Inertia

    "Kifaa katika raha kinakaa rahani, na kitu katika mwendo kinakaa katika mwendo wa kasi ya mara kwa mara isipokuwa kichukuliwe na nguvu ya nje." Sheria hii inaingiza dhana ya inertia[FLT: 1] - tabia ya kitu cha kupinga mabadiliko katika hali yake ya mwendo.Inertia ni moja kwa moja sawa na wingi: vitu vikubwa zaidi vina nguvu kubwa zaidi. Kwa mfano, lori nzito inahitaji nguvu zaidi ya kuharakisha au kuacha kuliko baiskeli.

    Sheria ya pili: F = ma

    "Uharakishaji wa kitu ni sawa moja kwa moja na nguvu ya wavu inayo kaimu juu yake na kwa kiasi kikubwa kwa wingi wake." Mathematically: F net = m × a[FLT: 1]], ambapo F net ni jumla ya vector ya nguvu zote, m ni wingi, na ni kuongeza kasi ya kusababisha. Sheria hii inapima jinsi nguvu huathiri mwendo. Kwa mfano, ikiwa unasukuma sanduku la kilo 10 na 20 N ya nguvu (kuchochea), kuongeza kasi ni 2 m2 ya kuvunja.

    Sheria ya tatu: Hatua na hatua

    "Kwa kila hatua, kuna majibu sawa na kinyume." Hii inamaanisha vikosi daima huja katika jozi. Unaposukuma ukuta, ukuta unasukuma nyuma kwako kwa ukubwa huo.Hutahamia kwa sababu ardhi pia ina msuguano wa kukufanya uhamishe. roketi hufanya kazi kwa kufukuza gesi chini (hatua), na gesi inasukuma roketi kwenda juu (hatua). kutembea hutegemea mguu wako kusukuma nyuma dhidi ya ardhi, wakati ardhi inakusukuma mbele. Muhimu, hatua-hatua hatua hatua hufanya jozi kwenye vitu tofauti, hivyo hawaondoi kila mmoja mmoja kwa moja.

    Sheria hizi tatu pamoja kutuwezesha kutabiri mwendo kutoka vikosi na kinyume chake. Kwa mifumo tata, wahandisi kutumia yao katika simulations mfano kila kitu kutoka ajali ya gari kwa obiti satellite.

    Jinsi Nguvu Inavyoathiri Mwendo

    Nguvu ni sababu ya kuongeza kasi, lakini uhusiano sio daima moja kwa moja kutokana na vikosi vingi vinavyofanya wakati huo huo. nguvu ya velocity ya velocity ya Newton ya kwanza ni jumla ya nguvu zote; ikiwa nguvu ya wavu ni sifuri, kitu kinaharakisha katika mwelekeo wa nguvu ya wavu. Friction ni moja ya nguvu za kawaida ambazo zinapinga mwendo, kwa hivyo tutachunguza kwa kina.

    Tag: Nguvu ya Upinzani

    Friction inatokana na mwingiliano microscopic kati ya nyuso. Daima vitendo kinyume na mwelekeo wa mwendo (au impending mwendo). Friction ni muhimu - bila hiyo, huwezi kutembea, kuandika kwa kalamu, au kuendesha gari. Lakini pia husababisha kupoteza nishati kama joto. ukubwa wa msuguano inategemea hali ya nyuso na nguvu ya kawaida kushinikiza yao pamoja, ilivyoelezwa na ufanisi wa msuguano (μ).

    • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
    • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
    • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
    • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]

    Kuelewa msuguano ni muhimu katika kubuni: breki hutegemea msuguano wa juu, wakati injini na fani zinalenga kupunguza.Ufanisi wa msuguano hutofautiana sana: mpira kwenye saruji kavu ( ⁇ 0.7-1.0) dhidi ya chuma cha lubricated ( ⁇ 0.05-0.1).

    Maombi ya vitendo ya Nguvu ya Mitambo na Motion

    Kanuni za nguvu na mwendo zinapenya kila nyanja ya teknolojia na maisha ya kila siku. Chini ni maeneo muhimu ambapo dhana hizi zinawekwa katika vitendo:

    Usafiri wa Usafiri

    • Magari[FLT:] injini hutoa torque kuendesha magurudumu, kuzalisha nguvu msuguano kutoka matairi juu ya barabara ya propel gari mbele. Brakes kutumia msuguano kwa magurudumu decelerate. Seatbelts na airbags kutumia inertia kulinda abiria wakati wa kuacha ghafla.
    • Ndege [FLT:] injini za ndege huzalisha msukumo (nguvu ya majibu) ili kuondokana na kuvuta, wakati mabawa yanazalisha kuinua kupitia tofauti za shinikizo. Pitch, roll, na yaw zinadhibitiwa na kubadilisha vikosi kwenye nyuso za udhibiti.
    • Trains[FLT: magurudumu ya chuma juu ya reli ya chuma kupunguza msuguano rolling, kuruhusu ufanisi wa usafiri wa kasi. Magnetic levitation (maglev) treni kutumia vikosi magnetic kwa kuinua na propulsion, kuondoa msuguano kabisa.

    Mashine na Uhandisi

    • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
    • Robotics[FLT: Robotic silaha kutumia motors (torque), pamoja, na kuunganisha kutumia vikosi sahihi na mwendo. sensorer nguvu kuhakikisha wanaweza kukamata vitu bila kusagwa yao.
    • Uhandisi wa Structural[FLT:]: Majengo na madaraja lazima yakabiliane na nguvu kama vile mizigo ya gravitational, upepo, na tetemeko la ardhi. Wahandisi huhesabu mafadhaiko (nguvu kwa eneo) na mihimili ya kubuni, nguzo, na misingi ili kuepuka kushindwa. Vifaa kama chuma na saruji zina sifa maalum za nguvu.

    Michezo na Burudani

    • Motion Projectile[FLT: 1]]: Risasi ya mpira wa kikapu, kutupa javelin, na swing golf wote kuhusisha uzinduzi kitu katika angle mojawapo (kawaida 45 ° kwa kiwango cha juu kupuuza hewa upinzani). trajectory ni parabolic kutokana na mvuto.
    • Friction katika Michezo[FLT:] wachezaji wa soka hutumia cleats kuongeza msuguano na nyasi; watu wa baseball hutegemea msuguano wa spin mpira kwa curveballs. Surfers hutumia nguvu za mawimbi 'kupanda pamoja na uso wa maji.
    • Momentum na Collisions[FLT:] Katika michezo kama ndondi au mpira wa miguu, msukumo wa ufahamu (nguvu × wakati) husaidia katika kubuni gia za kinga ambazo zinaongeza muda wa athari ili kupunguza nguvu mwilini.

    Muhtasari na Uchunguzi Zaidi

    Nguvu ya mitambo na mwendo sio tu dhana za kitabu-ni madereva wasioonekana wa ulimwengu wetu wa kimwili.Kwa kuelewa hali ya vector ya vikosi, idadi ya kinematics, na sheria za Newton, unapata uwezo wa kuchambua kwa nini vitu vinatenda njia wanavyofanya. Friction, wakati mara nyingi huonekana kama kero, ni nguvu muhimu ambayo inawezesha harakati na udhibiti. Kutoka usafiri hadi ujenzi hadi michezo, kanuni hizi zinatumika kila siku ili kubuni na kutatua matatizo.

    Ili kuelewa zaidi, angalia rasilimali hizi:

    • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
    • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
    • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
    • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]

    Kufundisha misingi hii hufungua mlango wa mada za juu kama kazi, nishati, kasi, na mienendo ya mzunguko, yote ambayo hujenga mawazo sawa ya msingi. Kuanza kwa kuchunguza vikosi vinavyokuzunguka - kila kushinikiza, kuvuta, na mwendo ni somo katika fizikia katika hatua.