1. 물체를 분리 :
- 첫 번째 단계는 문제에 대한 관심 대상을 식별하는 것입니다. 이것은 자동차, 상자, 사람 또는 기타 물체 일 수 있습니다.
-이 물체가 주변 환경에서 분리되어 있다고 상상해보십시오.
2. 힘을 식별 :
- 대상에 작용하는 모든 힘에 대해 생각하십시오. 이 힘은 다음과 같습니다.
- 접촉력 : 다음과 같은 직접 접촉으로 인한 힘
- 정상 힘 :접촉하는 물체의 표면에 의해 가해지는 힘.
- 마찰력 :접촉중인 두 표면 사이의 운동을 반대하는 힘.
- 적용된 힘 :물체에 직접 적용되는 힘.
- 비접촉식 : 다음과 같이 멀리서 행동하는 힘
- 중력 :질량이있는 두 물체 사이의 매력의 힘.
- 자기력 :자석에 의해 가해지는 힘.
- 전기 힘 :하전 된 물체가 가해지는 힘.
3. 힘을 나타내는 :
- 격리 된 물체의 간단한 다이어그램을 그립니다.
- 각 힘을 화살로 표현합니다.
- 화살표의 꼬리는 물체에 놓아야합니다.
- 화살표의 길이는 힘의 크기에 비례해야합니다.
- 화살표의 방향은 힘의 방향을 나타냅니다.
4. 힘에 라벨링 :
- 각 힘에 이름과 기호로 명확하게 레이블을 지정하십시오 (예 :중력의 경우 "FG").
- 힘에 대한 표준 기호를 사용하십시오 (예 :정상 힘의 경우 "N", 마찰의 경우 "F").
5. 힘 분석 :
- 완전한 FBD가 있으면 뉴턴의 움직임 법칙을 사용하여 객체의 움직임을 분석 할 수 있습니다.
- 뉴턴의 첫 번째 법 (관성 법) : 휴식중인 물체는 휴식에 머무르며, 순 힘에 의해 행동하지 않는 한, 움직이는 물체는 일정한 속도로 움직일 것입니다.
- 뉴턴의 제 2 법칙 (가속 법칙) : 물체의 가속은 물체에 작용하는 순 힘에 직접 비례하고 질량 (f =ma)에 반비례합니다.
- 뉴턴의 제 3 법칙 (행동 법칙) : 모든 행동에 대해, 동등하고 반대의 반응이 있습니다.
FBD가 힘 문제를 해결하는 방법 :
* 명확성과 조직 : FBD는 물체에 작용하는 모든 힘의 시각적 표현을 제공하여 문제를보다 쉽게 이해하고 분석 할 수 있습니다.
* 뉴턴 법의 적용 : FBD는 가속, 장력 또는 정상 힘과 같은 알려지지 않은 수량을 해결하기 위해 관련된 힘을 식별하고 Newton의 운동 법칙을 적용하는 데 도움이됩니다.
* 단순화 된 분석 : 물체를 분리하면 물체에 직접 영향을 미치는 힘에만 집중하여 문제를 더 간단하게 해결할 수 있습니다.
예 :
상자가 테이블 위에 놓여 있다고 상상해보십시오. 상자를 일정한 속도로 수평으로 밀기 위해 필요한 힘을 알고 싶습니다.
* fbd : 상자를 그립니다.
* 상자에 작용하는 힘은 다음과 같습니다.
* 무게 (fg) : 중력으로 인한 하향 힘.
* 정상 힘 (n) : 테이블에서 상향 힘.
* 응용력 (FA) : 상자를 밀기 위해 적용하는 힘.
* 마찰력 (f) : 반대하는 운동.
* 뉴턴의 법칙 : 상자가 일정한 속도로 움직이기 때문에 순 힘은 0입니다 (Newton의 첫 번째 법칙). 이는 FA와 F가 크기가 같고 방향이 동일해야 함을 의미합니다.
FBD를 그리고 뉴턴의 법칙을 적용함으로써 문제를 성공적으로 해결하고 상자를 이동하는 데 필요한 적용된 힘을 결정했습니다. .
FBD는 물리학이나 공학을 공부하는 모든 사람에게 필수적인 도구입니다. 그들은 힘을 시각화하고, 상호 작용을 이해하며, 복잡한 힘 관련 문제를 해결하는 데 도움이됩니다.
