Diagram voľného tela je vizuálnou reprezentáciou objektu a všetkých vonkajších síl, ktoré naň pôsobia, takže na jeho nakreslenie musíte tieto informácie vypočítať
Sú veľmi dôležité pre prácu v inžinierstve alebo pri riešení problémov fyziky, pretože ich kresba vám pomôže porozumieť tomu, čo sa v probléme deje. Diagram voľného tela je možné nakresliť veľmi jednoducho, pomocou štvorcov a šípok, alebo ho môžete veľmi komplikovať. Jedinou podmienkou je, aby ste vy alebo niekto iný, kto sa na to pozerá, boli schopní porozumieť tomu, čo diagram hovorí.
Diagram voľného tela (FBD) je znázornením určitého objektu, ktorý zobrazuje všetky vonkajšie sily, ktoré naň pôsobia. FBD sú veľmi nápomocné pri riešení technických a fyzikálnych problémov.
Kroky
Časť 1 z 2: Vytvorenie základného FBD
Krok 1. Identifikujte telo/predmet, z ktorého chcete vytvoriť FBD
Príklad: Muž tlačí 10 kg škatuľu na hrubú podlahu s koeficientom trenia µ = 0,6, pôsobením sily 20 N. Vyberiete naše telo ako schránku
Krok 2. Nakreslite jednoduchú reprezentáciu tela
Príklad: Vytvorte štvorec, ktorý bude predstavovať pole
Krok 3. Zamyslite sa nad tým, aké sily pôsobia na telo
Príklad: Sú to (1) hmotnosť predmetu, (2) tlačná sila muža, (3) normálna sila pôsobiaca na podlahu a (4) trecia sila spôsobená drsnou podlahou
Krok 4. Nakreslite sily jednu po druhej pomocou šípok ukazujúcich na smer sily
Vždy začnite hmotnosťou, pretože všetky predmety majú hmotnosť.
Príklad: (1) Pre hmotnosť nakreslite šípku smerujúcu nadol, pretože hmotnosť je ťažnou silou zemskej gravitácie, ktorá je vždy nadol
Krok 5. Nakreslite zostávajúce sily
Príklad: (2) Nakreslite šípku, ktorá sleduje smer tlačnej sily. (3) Nakreslite šípku smerujúcu nahor pre normálnu silu, pretože by mala byť vždy kolmá na podlahu. (4) Nakreslite šípku, ktorá je proti smeru pohybu škatule, kvôli treniu
Krok 6. Označte svoje sily poriadne a váš základný FBD je hotový
Ak však chcete uviesť veľkosť síl, môžete pokračovať v nasledujúcich krokoch.
Časť 2 z 2: Pridanie veľkosti síl
Krok 1. Pridajte informácie o hmotnosti
Hmotnosť predmetu sa rovná hmotnosti objektu*zrýchlenie v dôsledku gravitácie.
- Príklad: W = m*a. W = (10 kg)*(9,81 m/s^2) = 98,1 N. Napíšte to vedľa príslušnej šípky.
- Poznámka: Sily sa merajú v Newtonoch alebo N.
Krok 2. Pridajte tlačné sily
Veľkosť tlačnej sily, ktorú muž vyvinul, je 20 N. Napíšte to vedľa príslušnej šípky.
Krok 3. Pridajte normálnu silu
Normálna sila sa rovná veľkosti hmotnosti, ktorá pôsobí kolmo na podlahu. V tomto prípade všetka hmotnosť pôsobí kolmo na podlahu, takže N a W majú rovnakú veľkosť. Takže N = 98,1 N. Napíšte to vedľa príslušnej šípky.
Krok 4. Pridajte treciu silu
Sila trenia je daná vzorcom: f = µ*N. Preto f = 0,6*(98,1 N) = 58,86 N. Napíšte to vedľa príslušnej šípky.
