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La forza risultante è la quantità di forza che agisce su un oggetto tenendo conto della sua grandezza e direzione. Un oggetto con una forza netta uguale a zero è a riposo. Una forza sbilanciata, o una forza risultante da un'intensità maggiore o minore di zero, provoca l'accelerazione dell'oggetto. Dopo aver calcolato o misurato l'intensità di una forza, trovare la forza risultante è abbastanza semplice. Per facilitare il processo, assemblare un semplice diagramma e identificare tutte le forze e le loro direzioni corrette.

Passi

Parte 1 di 2: identificazione della forza risultante

1. 

   Disegna un diagramma a corpo libero. Un diagramma a corpo libero è il contorno di un oggetto che illustra tutte le forze che agiscono su di esso, nonché le loro direzioni. Comprendi il problema e disegna un semplice schizzo dell'oggetto in questione insieme alle frecce che rappresentano le forze che agiscono su di esso.
   • Ad esempio: calcola la forza risultante da un oggetto del peso di 20 N su un tavolo che viene spinto a destra con una forza di 5 N, ma che viene fermato a causa della forza di attrito di 5 N.

2. 

   
   
   Definisci le direzioni positive e negative delle forze. L'impostazione predefinita è utilizzare le frecce su o destra per rappresentare forze positive e frecce giù o sinistra per rappresentare forze negative. Ricorda che è possibile avere più forze che lavorano nella stessa direzione. Le forze opposte avranno segni diversi (positivo e negativo).
   • Se stai lavorando con un diagramma con più forze, ricorda di mantenere le direzioni coerenti.
   • Contrassegnare l'intensità di ciascuna forza con i segni "+" o "-" in base alla direzione delle frecce disegnate nel diagramma.
   • Ad esempio: la forza di gravità è una forza verso il basso, quindi è negativa. La forza normale è verso l'alto, quindi è positiva. La forza motrice è girata a destra (positiva), mentre la forza di attrito agisce nella direzione opposta, cioè a sinistra (negativa).

3. 

   
   
   Identifica tutte le forze. Ricorda di identificare correttamente tutte le forze che agiscono sull'oggetto. Quando l'oggetto è fermo su una superficie, c'è la forza di gravità (F._g) e una forza equivalente nella direzione opposta chiamata forza normale (F_n). Oltre a queste due forze, identifica anche quelle fornite dalla dichiarazione del problema. Notare l'entità di ciascuna forza in Newton accanto alla loro identificazione.
   • Un modo standard per identificare le forze è con la "F" maiuscola e il pedice della prima lettera del tuo nome. Ad esempio, se è presente una forza di attrito, identificala come F._Il.
   • Forza di gravità: F._g = -20 N
   • Forza normale: F._n = +20 N
   • Forza di attrito: F_Il = -5 N
   • Forza di spinta: F_io = +5 N

4. 

   
   
   Aggiungi l'entità di tutte le forze. Ora che sono stati tutti identificati (in direzione e grandezza), puoi sommarli. Scrivi la formula per la forza risultante (F_res), dove F_res) è equivalente alla somma di tutte le forze che agiscono su un dato oggetto.
   • Ad esempio: F_res = F_g + F_n + F_Il + F_io = -20 + 20-5 + 5 = 0 N. Poiché la forza risultante è uguale a 0 N, l'oggetto è a riposo.

Parte 2 di 2: calcolo della forza diagonale

1. 

   Disegna la forza diagonale. Quando c'è una forza diagonale che agisce su un oggetto, è necessario trovare le componenti orizzontali (F_X) e verticale (F_y) delle forze per trovare le loro magnitudini. Dovrai usare la trigonometria e l'angolo direzionale (solitamente θ "theta"). L'angolo direzionale θ è sempre misurato in senso antiorario dall'asse x positivo.
   • Disegna il diagramma delle forze includendo l'angolo diagonale.
   • Disegna ogni freccia nella direzione corretta in cui agisce la forza e identifica la grandezza.
   • Ad esempio: crea un diagramma di un oggetto con un peso di 10 N che subisce una forza di 25 N verso l'alto ea destra con un angolo di 45º. C'è anche una forza di attrito di 10 N a sinistra.
   • Forze incluse: F_g = -10 N, F_n = + 10 N, F_io = 25 N, F_Il = -10 N.

2. 

   Calcola F_X e F_y usando il tre rapporti trigonometrici di base (seno, coseno e tangente). Usando la forza diagonale (F) come ipotenusa di un triangolo rettangolo e F_X e F_y come i lati del triangolo rettangolo, puoi calcolare ciascuna delle forze.
   • Ricorda: coseno (θ) = angolo adiacente / ipotenusa. F_X = cos θ * F = cos (45 °) * 25 = 17,68 N.
   • Ricorda: seno (θ) = angolo opposto / ipotenusa. F_y = sin θ * F = sin (45 °) * 25 = 17,68 N.
   • Nota che possono esserci più forze diagonali che agiscono su un oggetto contemporaneamente, quindi dovrai trovare F_X e F_y per ogni forza del problema. Pertanto, aggiungi i valori di F_X per ottenere la forza totale della direzione orizzontale e sommare i valori di F_y per ottenere le forze verticali totali.

3. 

   Disegna di nuovo il diagramma della forza. Ora che hai calcolato le singole componenti orizzontali e verticali della forza diagonale, puoi disegnare un nuovo diagramma delle forze per rappresentarle. Cancella la forza diagonale e disegna le frecce per le singole grandezze orizzontali e verticali.
   • Ad esempio, invece di una singola forza diagonale, il diagramma ora avrà una forza verticale che punta verso l'alto con una magnitudine di 17,68 N e una forza orizzontale che punta a destra con una magnitudine anche di 17,68 N.

4. 

   Aggiungi le forze delle direzioni x e y. Dopo aver disegnato il nuovo diagramma delle forze, calcolare la forza risultante (F_res) sommando tutte le forze orizzontali e tutte le forze verticali. Ricordarsi di mantenere le direzioni dei vettori coerenti durante l'intero problema.
   • Ad esempio: i vettori orizzontali sono tutte forze dell'asse x: F_resx = 17,68 - 10 = 7,68 N.
   • I vettori verticali sono tutte forze dell'asse y: F_resy = 17,68 + 10-10 = 17,68 N.

5. 

   Calcola l'ampiezza del vettore forza risultante. A questo punto, hai due forze: una nella direzione x e una nella direzione y. L'entità del vettore forza è l'ipotenusa del triangolo formato da questi due vettori. Usa semplicemente il teorema di Pitagora per calcolare l'ipotenusa: F_res = √ (F_resx + F_resy).
   • Ad esempio: F_resx = 7,68 N e F_resy = 17,68 N
   • Sostituisci i valori. F_res = √ (F_resx + F_resy) = √ (7,68 + 17,68)
   • Risolvi l'account: F_res = √ (7,68 + 17,68) = √ (58,98 + 35,36) = √94,34 = 9,71 N.
   • L'intensità della forza è 9,71 N nella direzione diagonale in alto a destra.