Przejdź do treści

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.

Co chcesz obliczyć?

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.

Oblicz

Obliczone

Wyniki

3000 N

Siła wypadkowa F

Obliczenia

  1. Zacznij od F = m × a.
  2. F = 1200 × 2,5 = 3000 N

Jak korzystać z kalkulatora siły

  1. 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. 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. 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. 4. Przeczytaj obliczenia. Pokazane są równanie, przekształcenie i podstawione liczby, a tryb siły wypadkowej dodaje tabelę składowych i diagram sił.

Równania

WielkośćRównanieUwagi
Druga zasada dynamiki NewtonaF = m × aF to siła wypadkowa działająca na ciało, w niutonach (1 N = 1 kg·m/s²)
CiężarW = m × gg = 9,80665 m/s² przy standardowym przyspieszeniu ziemskim, więc 1 kg waży 9,80665 N
Tarcief = μ × NN to siła normalna; μs daje maksymalne tarcie statyczne, μk — tarcie ślizgowe
Tarcie na poziomym podłożuf = μ × m × gSiła normalna na płaskiej powierzchni równa się ciężarowi, gdy nic innego nie działa pionowo
Siła wypadkowaΣFx = ΣF cos θ, ΣFy = ΣF sin θDodaj 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

PowierzchnieStatyczny μsKinetyczny μk
Guma na suchym betonie1,00,7
Drewno na drewnie0,50,3
Stal na stali (sucha)0,60,3
Buty na lodzie0,10,05
Teflon na stali0,040,04

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.

Powiązane narzędzia

Więcej z kategorii Kalkulatory naukowe i laboratoryjne