Objekt ständigt utsätts för krafter som trycker, drar och vrider på strukturen av objektet. Även vätskor bemöta dessa krafter genom att flytta relativt lätt, fasta föremål motstå yttre krafter och försöka hålla sina ursprungliga former. De tre grundläggande krafter att tänka på är stress (en kraft som tenderar att komprimera objektet) stam (en kraft som tenderar att förlänga objektet) och vridmoment (en kraft som tenderar att vrida föremålet). Mängden av stam på ett objekt kallas vanligen spänningen på objektet. Tension är viktigt eftersom material som rep och kablar används ofta för att stödja eller lyfta föremål. Spänningen på repet eller kabeln måste beräknas för att bestämma dess förmåga att motstå påfrestningar innan framställning och bryta. Använd dessa tips för att lära dig att beräkna spänningar i fysik.
Steg
Bestäm spänningen på en enda längd sträng
- 1Definiera de krafter på vardera änden av strängen. Strängen blir ansträngd från båda ändar.
- Häng ett objekt på ett rep eller kabel. Om objektet inte är i rörelse, orsakar vikten av objektet repet sträckt eller kabel som är lika med tyngdkraften gånger massan av objektet.
- Höj ett hängande föremål med acceleration. Om suspenderade föremålet accelereras av en kraft på repet eller kabeln är accelerationskraften massa gånger acceleration adderas till den spänning som orsakas av föremålets vikt. Till exempel skulle en person som klättrar ett rep orsaka spänningar lika med tyngdkraften gånger vikten av den person plus massan av personen gånger accelerationen av personen upp repet.
- 2Snurra ett objekt på ett rep eller kabel. En pendel eller ett föremål som virvlade runt utövar belastning på repet eller kabeln som orsakas av centripetalkraft, tendensen av objektet dra sig ur den krökta banan och fortsätta i en rak linje istället. Denna centripetalkraft läggs till repet eller kabeln som spänning. Centripetalkraft är massan gånger hastigheten i kvadrat delat med radien av rörelse. Kom ihåg att tyngdkraften fortfarande verkar på föremålet. Om objektet kokas ihop horisontellt, skulle spänningen vara konstant. Om objektet höll på att spunnet vertikalt, skulle tyngdkraften lägg till centripetalkraft på strängen som objektet rör sig upp, och subtrahera från centripetalkraft som föremålet rör sig nedåt.
- Stötta objektet längst ned av svingen. Spänningar i botten av svingen är summan av gånger objekt massa tyngdkraften och centripetalkraften.
- Håll spänning på repet eller kabeln på toppen av svingen. Spänningar på toppen av svingen är centripetalkraft minus tyngdkraften gånger massan av objektet.
- Figur repet eller kabeln under konjunkturuppgången och nedgången. Beräkna spänningen vid någon mellanliggande punkt i svingen som centripetalkraft plus eller minus (objektets massa gånger tyngdkraften gånger cosinus av svingen vinkeln uppmätt från den vertikala ned positionen för rep eller kabel). Använd plus i ekvationen på uppgång, och minus på nedgången.
Beräkna spänningar på flera längd strängar
- 1Lyfta en last med hjälp av en remskiva. I denna konfiguration, kör rep eller kabel ner till en remskiva på lasten och sedan tillbaka upp, skapa 2 längder av rep eller strängar kabel. Om de övre fästpunkterna är separata, orsakar detta mer belastning på repet eller kabel än med hjälp av en enkel sträng hiss.
- Använd parallella vertikala strängar. I det här fallet, beräkna stammen som skulle beräknas för en enkel sträng konfiguration som gånger objekt massa tyngdkraften. Den 2 parallella rep eller strängar kabel fördela spänningen lika mellan dem.
- Använd icke parallella vertikala strängar. Denna konfiguration skapar en triangel som består av den första fästpunkten, föremålet och den andra fästpunkten. Denna konfiguration skapar horisontella stammar som lägger till den vertikala belastning som orsakas av belastningen av vikten. För att bestämma spänningen på varje sträng, använder trigonometri för att bestämma längden av strängen som nu utgör hypotenusan i en triangel vars andra två benen är vertikala avståndet ovanför lasten och horisontella avstånd från lasten. Att komma ihåg att den vertikala spänningen är endast hälften av den totala genererade av lasten som den andra strängen tar halva spänningen, multiplicera att vertikal spänning av längden på hypotenusan, och sedan dividera med längden av det vertikala benet av triangeln.