Faire face à la force nette
Il ya souvent plus d'une force en cause lorsque vous faites glisser une masse sur une distance. Il suffit de penser les forces de frottement et de la gravité d'un objet sur un plan incliné. Par exemple, jetez un oeil à la figure, où un canapé est traîné jusqu'à une pente. Si vous êtes d'application de force F
, combien de travail est fait que le canapé est traîné sur la pente?
Regardons les forces impliquées dans ce scénario: Il ya la force que vous appliquez (votre pull), la force due à la friction qui résiste à votre pull, et la force de la pesanteur qui résiste également votre pull. Bien que toutes ces forces ne fonctionnent sur le canapé comme il est tiré de la pente, le travail fait nette sur le canapé est le produit de la composante de la net parallèle à forcer le déplacement du canapé multiplié par ce déplacement. Dans cette situation, la force nette et le déplacement sont dans la même direction, de sorte que ce qui simplifie à la force tout net multiplié par déplacement.
En d'autres termes, vous pouvez le faire à 100 J de travail sur le frottement couch-, qui est vous oppose, peut faire -50 J (le travail est négatif parce que la force ici est opposée à la direction parcourue) - et la force de gravité peut faire -30 J. Cela signifie qu'une œuvre nette de 20 J a été fait sur le canapé par toutes les forces (100 - 50 = 20 -30 J).
Exemple de question
Supposons que le canapé que vous faites glisser a une masse de 75,0 kg, et l'angle de la rampe est de 24,0 degrés. Si le coefficient de frottement cinétique est 0,170 et vous êtes en tirant le canapé 2,00 m avec une force de 800,0 N, combien de travail est fait par la force nette sur le canapé?
La bonne réponse est 774 J.
Identifier les forces sur le canapé. Vous êtes en tirant avec une force F dans le sens de la rampe, de sorte que le composant de votre force dans la direction de Voyage est exactement 800 N.
Consulter la composante de la force due à la pesanteur en descendant le long de la direction de la pente.
Le chiffre vous indique que cette force est
(Vous pouvez le vérifier en notant que Fg va à mg comme thêta va à 90 degrés et à 0 que thêta passe à 0 degré.)
Calculer la force due à la friction. Voilà
où Fn est la force normale. La force normale dans ce scénario est
de sorte que fait la force due au frottement
Calculer la force nette (vers le haut le long de la pente):
Notez que les forces dues au frottement et la gravité sont négatifs parce qu'ils opposent à la direction du Voyage.
Parce que toutes les forces agissent dans le sens de Voyage, le travail net, W, est égal à
Branchez les numéros:
Questions pratiques
Vous êtes en tirant une commode, en appliquant une force de 600,0 N parallèle à la pente. L'angle de la pente est de 40,0 degrés. Le coffre a une masse de 40,0 kg, et il ya un coefficient de frottement cinétique de 0,120.
Combien de travail nette faites-vous en tirant sur la commode 10,0 m le plan incliné?
Vous appliquer une force de 800,0 N au sol que vous montez une piste de ski sur votre nouveau skis- cette force est appliquée parallèlement à la pente (descente).
Ainsi, le sol est nécessairement vous pousse avec une force égale de 800,0 N dans la direction opposée (en montée). Si la pente est de 22,0 degrés, le coefficient de frottement cinétique est de 0,050, et vous avez une masse de 80,0 kg, combien de travail ne le terrain ne vous pousser jusqu'à ce que la pente de 500,0 m? Combien de travail net est fait?
Voici les réponses aux questions pratiques:
3120 J
Trouver les forces sur la commode. Vous êtes en tirant avec une force F dans le sens de la rampe, de sorte que le composant de votre force dans la direction de Voyage est 600,0 N.
Trouver la force de la pesanteur le long de la direction de la rampe. Gardez à l'esprit que cette force sera descendait la rampe.
Trouver la force due à la friction. Voilà
où Fn est la force normale. La force normale est ici
de sorte que fait la force due au frottement
Calculer la force nette:
Notez que la force due à la friction et la gravité sont négatifs parce qu'ils opposent à la direction du Voyage.
5.Le travail est fait net la force totale le long de la direction de temps de parcours de la distance parcourue. Parce que toutes les forces agissent dans le sens de Voyage, le travail net, W, est
Branchez les numéros:
Le sol fait 4,00 x 105 J de travail. Le travail net est de 2,35 x 105 J.
Le rez vous pousse jusqu'à la pente avec une force de 800,0 N- cette force va dans le sens de la pente.
La force de la pesanteur parallèle à l'inclinaison est
Cette force va en bas de la pente.
La force est due à la friction
où Fn est la force normale. La force normale est ici
de sorte que rend la force due au frottement:
Calculer la force nette:
Le travail est fait net la force totale le long de la direction de temps de parcours de la distance parcourue. Parce que toutes les forces agissent dans le sens de Voyage, le travail net, Wnet, est
Branchez les nombres pour trouver le travail net:
Le travail effectué par le sol en appuyant sur vous est (800,0) (500,0) = 4,000 x 105 J.
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