Ymmärtäminen, miten sisällyttää kitka ja vaimentavat vaikutukset vapaa kehon kaavio laskelmat on välttämätöntä analysoida reaalimaailman mekaanisia järjestelmiä. Nämä voimat vaikuttavat liikkeen ja vakauden esineitä, ja tarkasti edustaa niitä auttaa ennustamaan järjestelmän käyttäytymistä.

Kitka vapaan kehon kaavioissa

Kitka on resistiivinen voima, joka vastustaa suhteellista liikettä kosketuspintojen välillä. Se voi olla staattinen tai kineettinen, riippuen siitä, onko kohde levossa vai liikkuuko.

Kun piirtää vapaan rungon kaavion, kitka on esitetty voimavektorina, joka toimii kosketuksen pinnan suuntaisesti. Sen suuruus lasketaan usein kitkakertoimen ja normaalin voiman avulla:

]F rajoitus = μ × N

jossa μ on kitkakerroin ja N on pinnan tavanomainen voima.

Vaalean kehon kuvien aiheuttamat haittavaikutukset

Painuvat voimat ovat resistentti voimia, jotka vastustavat liikettä, usein suhteessa nopeuteen. Ne ovat yleisiä järjestelmissä, joissa värähtelyjä tai tärinää, kuten jousia tai heilureita.

Vapaissa kehon kaavioissa vaimennus on esitetty voimavektorina nopeuden suuntaista vastapäätä. Kosteusvoima voidaan ilmaista seuraavasti:

]F damping = c × v

jossa c on vaimennuskerroin ja v on kohteen nopeus.

Voimat mukaan laskentaan

Järjestelmän analysointiin on sisällytettävä kaikki asiaankuuluvat voimat vapaan kehon kaavioon. Esimerkiksi kitkaa ja vaimennusta harkittaessa:

  • Piirrä esine ja tunnista kaikki voimat, jotka toimivat sen päällä.
  • Kitka on esitettävä kosketuspinnan suuntaisena voimana.
  • Kosteus on nopeuden suunnan vastakohta.
  • Sovella Newtonin toinen laki perustaa yhtälöitä liike.

Näiden yhtälöiden ratkaiseminen tarjoaa oivalluksia järjestelmän käyttäytymisestä, mukaan lukien kiihtyvyys, nopeus ja siirtymä ajan mittaan.