Kalkulator siły
Rozwiąż drugą zasadę dynamiki Newtona względem siły, masy lub przyspieszenia; oblicz ciężar z masy i grawitacji; wyznacz tarcie ze współczynnika i siły normalnej; albo dodaj kilka sił pod różnymi kątami, by uzyskać siłę wypadkową i przyspieszenie, które ona wywołuje. Każdy wynik ma swoje obliczenia, a tryb siły wypadkowej rysuje diagram sił. Działa w przeglądarce; za darmo, bez rejestracji.
Druga zasada dynamiki Newtona: siła wypadkowa działająca na ciało równa się jego masie pomnożonej przez przyspieszenie. Wpisz siłę wypadkową, a nie tylko jedną z działających sił.
Obliczone
Wyniki
3000 N
Siła wypadkowa F
Obliczenia
- Zacznij od F = m × a.
- F = 1200 × 2,5 = 3000 N
Jak korzystać z kalkulatora siły
- 1. Wybierz obliczenie. F = ma dla siły wypadkowej działającej na ciało, W = mg dla ciężaru, f = μN dla tarcia albo Siła wypadkowa kilku sił, by złożyć kilka sił.
- 2. Wybierz niewiadomą i uzupełnij resztę. Pole, którego szukasz, staje się wynikiem. Każde pole ma własne menu jednostek — niutony, kiloniutony, funty-siły, kilogramy lub funty, m/s² albo g.
- 3. Dla kilku sił podaj wartości i kąty. Mierz każdy kąt przeciwnie do ruchu wskazówek zegara od dodatniej osi x: 0° to prawo, 90° to góra, 180° to lewo, 270° to dół. Dodaj masę, jeśli chcesz obliczyć przyspieszenie.
- 4. Przeczytaj obliczenia. Pokazane są równanie, przekształcenie i podstawione liczby, a tryb siły wypadkowej dodaje tabelę składowych i diagram sił.
Równania
| Wielkość | Równanie | Uwagi |
|---|---|---|
| Druga zasada dynamiki Newtona | F = m × a | F to siła wypadkowa działająca na ciało, w niutonach (1 N = 1 kg·m/s²) |
| Ciężar | W = m × g | g = 9,80665 m/s² przy standardowym przyspieszeniu ziemskim, więc 1 kg waży 9,80665 N |
| Tarcie | f = μ × N | N to siła normalna; μs daje maksymalne tarcie statyczne, μk — tarcie ślizgowe |
| Tarcie na poziomym podłożu | f = μ × m × g | Siła normalna na płaskiej powierzchni równa się ciężarowi, gdy nic innego nie działa pionowo |
| Siła wypadkowa | ΣFx = ΣF cos θ, ΣFy = ΣF sin θ | Dodaj składowe, potem |F| = √(ΣFx² + ΣFy²) |
Źródło: OpenStax University Physics, tom 1, rozdziały 5.3 i 6.2. Standardowe przyspieszenie ziemskie jest dokładne z definicji (CGPM, 1901).
Przykłady krok po kroku
F = ma. Samochód o masie 1 200 kg przyspieszający z 2,5 m/s² potrzebuje siły wypadkowej 1 200 × 2,5 = 3 000 N (wartość domyślna). Pamiętaj, że to siła wypadkowa: ciąg silnika minus opór powietrza i toczenia.
Ciężar. Osoba o masie 70 kg waży 70 × 9,80665 = 686,5 N na Ziemi, ale 70 × 1,62 = 113,4 N na Księżycu. Jej masa wynosi 70 kg w obu miejscach.
Tarcie. Klocek dociskany siłą normalną 200 N, przy μ = 0,4, odczuwa 0,4 × 200 = 80 N tarcia. Dla klocka o masie 10 kg na poziomym podłożu przy μ = 0,4, f = 0,4 × 10 × 9,80665 = 39,23 N.
Siła wypadkowa. Ciągnij z siłą 10 N w prawo, 6 N w górę i 4 N w lewo. Składowe x sumują się do 10 − 4 = 6 N, a składowe y do 6 N, więc siła wypadkowa to √(6² + 6²) = 8,485 N pod kątem 45°. Jeśli ciało ma masę 2 kg, jego przyspieszenie wynosi 8,485 ÷ 2 = 4,243 m/s² w tym samym kierunku.
Współczynniki tarcia
| Powierzchnie | Statyczny μs | Kinetyczny μk |
|---|---|---|
| Guma na suchym betonie | 1,0 | 0,7 |
| Drewno na drewnie | 0,5 | 0,3 |
| Stal na stali (sucha) | 0,6 | 0,3 |
| Buty na lodzie | 0,1 | 0,05 |
| Teflon na stali | 0,04 | 0,04 |
Wartości przybliżone z OpenStax University Physics, tom 1, tabela 6.1. Rzeczywiste współczynniki zależą od stanu powierzchni.
Częste błędy
- Użycie jednej siły zamiast siły wypadkowej. W F = ma, F to suma wektorowa wszystkich sił. Pchnięcie 50 N przy tarciu 50 N daje zerowe przyspieszenie.
- Mylenie masy z ciężarem. Masa mierzona w kilogramach nie zmienia się; ciężar to siła w niutonach i zależy od g. Waga podająca kilogramy w rzeczywistości mierzy ciężar i dzieli go przez g.
- Używanie ciężaru jako siły normalnej na zboczu lub przy ciągnięciu pod kątem. Siła normalna wtedy różni się od mg; do ramp użyj Inclined Plane Calculator.
- Traktowanie μ jako cechy jednego obiektu. Współczynnik należy do pary powierzchni.
Najczęstsze pytania
- Jak oblicza się siłę?
- Pomnóż masę przez przyspieszenie: F = ma. Ciało o masie 5 kg przyspieszające z 3 m/s² wymaga siły wypadkowej 15 N. Jeśli działa kilka sił, najpierw dodaj je jako wektory i użyj otrzymanej siły wypadkowej.
- Czym jest niuton?
- Jeden niuton to siła, która nadaje masie 1 kg przyspieszenie 1 m/s², więc 1 N = 1 kg·m/s². Blisko powierzchni Ziemi to mniej więcej ciężar małego jabłka, około 100 g.
- Czym różni się masa od ciężaru?
- Masa mierzy, ile materii ma obiekt, i jest taka sama wszędzie. Ciężar to siła grawitacji działająca na tę masę, W = mg, więc zmienia się zależnie od miejsca. Ta sama osoba o masie 70 kg waży około 686,5 N na Ziemi i 113,4 N na Księżycu.
- Jak znaleźć siłę wypadkową z kilku sił?
- Rozłóż każdą siłę na składowe x i y (F cos θ i F sin θ), dodaj wszystkie składowe x i wszystkie składowe y, a potem połącz obie sumy twierdzeniem Pitagorasa. Kierunek to atan2 z ΣFy przez ΣFx.
- Co oznacza zerowa siła wypadkowa?
- Ciało jest w równowadze: spoczywa albo porusza się ze stałą prędkością. Zerowa siła wypadkowa nie oznacza braku sił, tylko że się równoważą. Kalkulator zgłasza ten przypadek wprost.
- Jak przeliczyć funty-siły na niutony?
- Pomnóż przez 4,448222: 1 lbf to ciężar masy jednego funta przy standardowym przyspieszeniu, czyli 0,45359237 kg × 9,80665 m/s². Kilogram-siła to dokładnie 9,80665 N. Menu jednostek wykonują te przeliczenia za Ciebie.