Kekuatan yang dihasilkan: formula, bagaimana latihan dihitung dan diselesaikan
Gaya yang dihasilkan adalah jumlah dari semua gaya yang bekerja pada benda yang sama. Ketika suatu benda atau benda mengalami aksi beberapa kekuatan secara bersamaan, efek terjadi. Kekuatan pendorong dapat digantikan oleh kekuatan tunggal yang menghasilkan efek yang sama. Gaya unik ini adalah gaya resultan yang juga dikenal sebagai gaya total dan diwakili oleh simbol F R.
Efek yang dihasilkan oleh F R akan tergantung pada ukuran, arah, dan artinya. Magnitudo fisik yang memiliki arah dan indra adalah magnitudo vektorial.
Menjadi gaya yang bekerja pada besaran vektor tubuh, gaya yang dihasilkan FR adalah jumlah vektor dari semua gaya dan dapat direpresentasikan secara grafis dengan panah yang menunjukkan arah dan arahnya.
Dengan gaya yang dihasilkan, masalah benda yang dipengaruhi oleh beberapa gaya dikurangi dengan menguranginya menjadi gaya kerja tunggal.
Formula
Representasi matematika dari gaya yang dihasilkan adalah penjumlahan vektor dari gaya.
F R = Σ F (1)
Σ F = F 1 + F 2 + F 3 + ... F N (2)
F R = Gaya yang dihasilkan
Σ F = Jumlah Pasukan
N = Jumlah Pasukan
Gaya yang dihasilkan juga dapat diwakili dengan persamaan hukum kedua Newton.
F R = m. a (3)
m = massa tubuh
a = akselerasi tubuh
Jika persamaan (1) diganti dalam persamaan (3), persamaan berikut diperoleh:
Σ F = m. a (4)
F 1 + F 2 + F 3 + ... F N = m. a (5)
Ekspresi matematis (4) dan (5) memberikan informasi tentang keadaan tubuh dengan memperoleh vektor percepatan a .
Bagaimana kekuatan yang dihasilkan dihitung?
Gaya yang dihasilkan diperoleh dengan menerapkan Hukum Kedua Newton yang menyatakan sebagai berikut:
Gaya total yang bekerja pada benda sama dengan produk massanya karena akselerasi yang diperolehnya . (Persamaan (3))
Akselerasi tubuh akan memiliki arah gaya total yang diterapkan. Jika Anda mengetahui semua kekuatan yang bekerja di dalam tubuh, cukup untuk menambahkannya secara vektor untuk mendapatkan kekuatan yang dihasilkan. Demikian juga, jika gaya yang dihasilkan diketahui, maka akan sangat sulit untuk membaginya di antara massa tubuh untuk mendapatkan akselerasi.
Jika gaya yang dihasilkan nol, tubuh diam atau dengan kecepatan konstan. Jika satu gaya bekerja pada tubuh, gaya yang dihasilkan sama dengan gaya yang F R = F.
Ketika beberapa gaya bekerja pada benda yang sama, komponen vektor gaya harus diperhitungkan, dan apakah gaya-gaya itu paralel atau tidak.
Sebagai contoh jika kita menggeser secara horizontal sebuah buku yang diletakkan di atas meja, gaya dalam arah horizontal adalah satu-satunya yang memberikan akselerasi pada tubuh. Gaya jaring vertikal pada buku adalah nol.
Jika gaya yang diterapkan pada buku memiliki kecenderungan sehubungan dengan bidang horizontal tabel, gaya ditulis sesuai dengan komponen vertikal dan horizontal.
Hasil dari kekuatan paralel
Gaya paralel yang bekerja pada benda adalah gaya yang bekerja pada arah yang sama. Mereka bisa terdiri dari dua jenis dengan arti yang sama atau dari arah yang berlawanan.
Ketika gaya yang bekerja pada benda memiliki arah dan perasaan yang sama atau berlawanan arah, gaya yang dihasilkan diperoleh dengan melakukan penjumlahan aljabar dari nilai numerik gaya.
Kekuatan non-paralel
Ketika gaya non-paralel diterapkan pada benda, gaya yang dihasilkan akan memiliki komponen persegi panjang dan vertikal. Ekspresi matematika untuk menghitung gaya total adalah:
F R 2 = ( Σ F x ) 2+ ( Σ F y ) 2 (6)
tan θ x = Σ F dan / Σ F x (7)
Σ F x y Σ F x = Jumlah aljabar dari komponen x dan y dari gaya yang diterapkan
θ x = sudut yang membentuk gaya resultan F R dengan sumbu x
Perhatikan bahwa gaya yang dihasilkan dari ekspresi (6) tidak disorot dalam huruf tebal dan karena hanya mengekspresikan nilai numerik. Arahnya ditentukan oleh sudut θ x .
Ekspresi (6) berlaku untuk gaya yang bekerja di bidang yang sama. Ketika gaya bekerja di ruang angkasa, komponen z gaya diperhitungkan saat bekerja dengan komponen persegi panjang.
Latihan yang diselesaikan
Gaya paralel dari pengertian yang sama ditambahkan dan dikurangi dengan gaya paralel dari arah yang berlawanan
F R = 63 N + 50 N - 35 N = 78N
Gaya yang dihasilkan memiliki besaran 78N dengan arah horisontal.
2. Hitung gaya yang dihasilkan benda di bawah pengaruh dua gaya F1 dan F2 . Gaya F 1 memiliki besaran 70N dan sedang diterapkan secara horizontal. Gaya F 2 memiliki kekuatan 40N dan sedang diterapkan pada sudut 30 ° terhadap bidang horizontal.
Untuk menyelesaikan latihan ini, diagram benda bebas digambar dengan sumbu koordinat x dan y
Semua komponen x dan y dari gaya yang bekerja pada benda ditentukan. Angkatan F 1 hanya memiliki satu komponen horisontal pada sumbu x . Gaya F 2 memiliki dua komponen F 2x dan F 2y yang diperoleh dari fungsi sinus dan kosinus sudut 30 °.
F 1x = F 1 = 70N
F 2x = F 2 cos 30 ° = 40 N.cos 30 ° = 34.64N
F 1y = 0
F 2y = F 2 tanpa 30 ° = 40 tanpa 30 ° = 20N
Σ F x = 70N + 34.64N = 104.64N
Σ F y = 20N + 0 = 20N
Setelah gaya yang dihasilkan pada sumbu x dan y ditentukan, kami melanjutkan untuk mendapatkan nilai numerik dari gaya yang dihasilkan.
F R 2 = ( Σ F x ) 2+ ( Σ F y ) 2
Gaya yang dihasilkan adalah akar kuadrat dari penjumlahan ke kuadrat dari komponen gaya
F R = √ (104.64N) 2+ (20N) 2
F R = 106.53N
Sudut yang dibentuk oleh gaya yang dihasilkan F R diperoleh dari ekspresi berikut:
θ x = tan-1 ( Σ F dan / Σ F x )
θ x = tan-1 (20N / 104.64N) = 10.82 °
Gaya yang dihasilkan F R memiliki magnitude 106, 53N dan memiliki arah yang ditentukan oleh sudut 10, 82 ° dengan horizontal.
