Objekter er stadig utsatt for krefter som presser, dra og vri på strukturen av objektet. Mens væsker svare på disse kreftene ved å flytte relativt lett, faste gjenstander motstå ytre krefter og forsøke å holde sin opprinnelige form. De tre grunnleggende krefter å vurdere er stress (en kraft som har en tendens til å komprimere objektet,) stamme (en kraft som har en tendens til å forlenge objekt), og dreiemoment (en kraft som har en tendens til å vri objekt). Mengden av belastning på en gjenstand som vanligvis blir kalt strekk på gjenstanden. Tension er viktig fordi materialer som tau og kabler blir ofte brukt til å støtte eller løfte gjenstander. Spenningen på tauet eller kabelen må være beregnet for å bestemme dets evne til å tåle belastningen før ettergivende og bryte. Bruk disse tipsene for å lære hvordan man skal beregne spenninger i fysikk.
Trinn
Bestem spenning på en enkel lengde tråd
- 1Definer kreftene på hver ende av tråden. Strengen blir anstrengt fra begge ender.
- Henge et objekt på et tau eller kabel. Hvis gjenstanden ikke er i bevegelse, forårsaker vekten av objektet draget i tauet eller kabelen lik tyngdekraften ganger massen av objektet.
- Hev en hengende objekt med akselerasjon. Hvis den opphengte gjenstand blir akselerert ved en kraft på tauet eller kabelen, er akselerasjonen kraft masse ganger akselerasjon tilsatt til spenningen forårsaket av vekten av objektet. For eksempel vil en person som klatrer en tau føre til spenninger lik tyngdekraften ganger vekten av den person pluss massen av menneske ganger akselerasjonen av personen opp tauet.
- 2Spin et objekt på et tau eller kabel. En pendel eller et objekt blir virvlet rundt utøver belastning på tauet eller kabelen forårsaket av sentripetalkraften, tendensen av gjenstanden trekker ut av den buede bane, og fortsetter videre i en rett linje i stedet. Dette sentripetal kraft legges til tau eller kabel som spenning. Sentripetal kraft er masse ganger hastighet squared delt på radius av bevegelse. Husk at tyngdekraften er fremdeles virker på gjenstanden. Hvis objektet som blir spunnet horisontalt, vil spenningen være konstant. Hvis objektet ble spunnet vertikalt, ville tyngdekraften legge til sentripetal kraft på strengen som objektet er på vei opp, og trekke fra sentripetal kraft som objektet beveger seg ned.
- Støtter objektet på bunnen av husken. Spenninger på bunnen av swing er summen av objektet mass ganger tyngdekraften og sentripetalkraften.
- Holde draget i tauet eller kabelen ved toppen av gang. Spenninger på toppen av swing er sentripetalkraften minus tyngdekraften ganger massen av objektet.
- Figur spennet på tauet eller kabelen under oppsving og downswing. Beregn spenningen på ethvert mellomliggende punkt i sving som sentripetalkraften pluss eller minus (massen av gjenstanden ganger tyngdekraften ganger cosinus til dreievinkel målt fra den vertikale stilling ned i tauet eller kabelen). Bruk pluss i ligningen på oppsving, og minus på downswing.
Beregn spenninger på flere lengde tråder
- 1Løfte en last ved hjelp av en trinse. I denne konfigurasjonen kjører tau eller kabel ned til en trinse på lasten og deretter opp igjen, og skaper to lengder av tau eller kabel tråder. Hvis de øvre festepunkter er separate, forårsaker dette mer belastning på tauet eller kabelen enn ved bruk av en enkelt streng heis.
- Bruk parallelle vertikale tråder. I dette tilfelle beregner den belastning som ville bli beregnet for en enkelt tråd konfigurasjon som objekt mass ganger tyngdekraften. Den to parallelle tau eller kabel tråder dele spenningen likt mellom dem.
- Bruk ikke parallelle vertikale tråder. Denne konfigurasjonen skaper en trekant som består av det første festepunkt, til objektet og det andre festepunkt. Denne konfigurasjonen skaper horisontale påkjenningen som legger til den vertikale belastning som skyldes den belastning av vekten. For å bestemme spenningen på hver tråd, bruke trigonometri for å bestemme lengden av tråden som nå danner hypotenusen av en trekant hvis annet ben 2 er vertikale avstand over lasten og horisontal avstand fra lasten. Minnes den vertikale spenning er bare halvparten av den totale generert av lasten så den andre tråden tar halve spenning, multiplisere den vertikale spenning ved lengden av hypotenusen, og deretter dividere med lengden av det vertikale ben av triangelet.