Diagram volného těla je vizuální reprezentací objektu a všech vnějších sil, které na něj působí, takže pro jeho nakreslení budete muset tyto informace vypočítat
Jsou velmi důležité pro práci ve strojírenství nebo při řešení problémů fyziky, protože jejich kresba vám pomůže pochopit, co se v problému děje. Diagram volného těla lze nakreslit velmi jednoduše, pomocí čtverců a šipek, nebo jej můžete výrazně zkomplikovat. Jediným požadavkem je, abyste vy nebo někdo jiný, kdo se na to dívá, byli schopni porozumět tomu, co diagram říká.
Diagram volného těla (FBD) je reprezentací určitého objektu zobrazující všechny vnější síly, které na něj působí. FBD jsou velmi užitečné při řešení technických a fyzikálních problémů.
Kroky
Část 1 ze 2: Vytvoření základního FBD
Krok 1. Identifikujte tělo/objekt, ze kterého chcete vytvořit FBD
Příklad: Muž tlačí 10 kg krabici na drsnou podlahu se součinitelem tření µ = 0,6 působením síly 20 N. Vyberete naše tělo jako schránku
Krok 2. Nakreslete jednoduchou reprezentaci těla
Příklad: Vytvořte čtverec reprezentující pole
Krok 3. Zamyslete se nad tím, jaké síly na tělo působí
Příklad: Jedná se o (1) hmotnost předmětu, (2) tlačnou sílu muže, (3) normální sílu působící na podlahu a (4) třecí sílu způsobenou drsnou podlahou
Krok 4. Nakreslete síly jednu po druhé pomocí šipek ukazujících na směr síly
Vždy začněte s váhou, protože všechny předměty mají váhu.
Příklad: (1) Pro váhu nakreslete šipku směřující dolů, protože hmotnost je tažnou silou zemské gravitace, která je vždy směrem dolů
Krok 5. Nakreslete zbývající síly
Příklad: (2) Nakreslete šipku, která sleduje směr tlačné síly. (3) Nakreslete šipku směřující nahoru pro normální sílu, protože by měla být vždy kolmá k podlaze. (4) Nakreslete šipku, která je proti směru pohybu krabice pro tření
Krok 6. Označte své síly správně a vaše základní FBD je hotovo
Pokud si však přejete vložit velikost sil, můžete pokračovat v následujících krocích.
Část 2 ze 2: Přidání velikosti sil
Krok 1. Přidejte informace o hmotnosti
Hmotnost předmětu se rovná hmotnosti objektu*zrychlení v důsledku gravitace.
- Příklad: W = m*a. W = (10 kg)*(9,81 m/s^2) = 98,1 N. Napište to vedle příslušné šipky.
- Poznámka: Síly se měří v Newtonech nebo N.
Krok 2. Přidejte tlačné síly
Velikost tlačné síly aplikované mužem je udávána jako 20 N. Napište to vedle příslušné šipky.
Krok 3. Přidejte normální sílu
Normální síla se rovná velikosti hmotnosti, která působí kolmo na podlahu. V tomto případě veškerá hmotnost působí kolmo na podlahu, takže N a W mají stejnou velikost. Takže N = 98,1 N. Napište to vedle příslušné šipky.
Krok 4. Přidejte třecí sílu
Třecí síla je dána vzorcem: f = µ*N. Proto f = 0,6*(98,1 N) = 58,86 N. Napište to vedle příslušné šipky.
