Содержание

чему равно напряжение, как найти сопротивление нагрузки

В наши дни электричество играет в жизни человека очень большую роль, в следствие чего базовые знания в области физики и электротехники нужны практически каждому. Напряжение является одной из главных физических величин, которая позволяет объяснить теорию возникновения электрического поля и методы подбора оптимального сечения кабеля для применения его в повседневной жизни.

Что такое напряжение в сети электричества.

Напряжение – это физическая величина, которая характеризует электрическое поле. Иными словами, оно показывает, какую работу оно совершает при перемещении одного положительного заряда на определённое расстояние.

Показатель напряжения на вольтметре

За единицу напряжения в международной системе принимается такой показатель на концах проводника, при котором заряд в 1 Кл совершает работу в 1 Дж для перемещения его по этому проводнику. Общепринятой единицей измерения напряжения считается 1 В – Вольт.

Важно! Работа измеряется в Джоулях, заряды в Кулонах, а напряжение в Вольтах, следовательно, 1 Вольт равняется 1 Джоулю, деленному на 1 Кулон.

Чему равно напряжение.

Напряжение напрямую связано с работой тока, зарядом и сопротивлением. Чтобы измерить напряжение непосредственно в электрической цепи, к ней нужно подключить вольтметр. Он присоединяется к цепи параллельно, в отличие от амперметра, который подключается последовательно. Зажимы измерительного прибора крепятся к тем точкам, между которыми нужно вычислить напряжение. Чтобы он правильно показал значение, нужно включить цепь. На схемах вольтметр обозначается буквой V, обведенной в кружок.

Изображение вольтметра и электрической цепи

Напряжение обозначается латинской [U], а измеряется в [В]. Оно равно работе, которое совершает поле при перемещении единичного заряда. Формула напряжения тока – это U = A/q, где A – работа тока, q – заряд, а U – само напряжение.

Обратите внимание! В отличие от магнитного поля, где заряды неподвижны, в электрическом поле они находятся в постоянном движении.

Электрическое поле

Формула закона Ома

Свои опыты Ом направлял на изучение такой физической величины, как сопротивление, в результате чего в 1826 году он стал автором закона, который не потерял совей актуальность вплоть до сегодняшнего дня. Из своих опытов Ом вывел, что в различных цепях сила тока может возрастать с различной скоростью, и происходит это по мере увеличения напряжения.

Также, Ом сделал вывод, что каждый проводник обладает индивидуальными свойствами проводимости.

Сопротивление обозначается заглавной латинской [R] и измеряется в Омах. Сопротивление – физическая величина, характеризующая свойства проводника оказывать влияние на идущий по нему ток. Оно прямо пропорционально напряжению  в сети и обратно пропорционально  силе тока. В виде формулы данный закон можно записать как R = U/I, где U – напряжение, а I – сила тока. 1 Ом равняется 1 Вольту, деленному на 1 Ампер.

Запомните! Реостат – прибор, обеспечивающий возможность изменять сопротивление. Прежде всего, он влияет на показатель R в цепи, а, следовательно, на 2 другие величины, описанные в законе Ома. Силу тока может помочь определить амперметр.

Ползунковый реостат

Из формулы закона Ома можно вывести практически любую зависимость, связанную с электричеством. Также, существует понятие удельного сопротивления проводника – физической величины, которая демонстрирует, каким сопротивлением будет обладать проводник из определенного вещества. Обозначается эта величина буквой ρ и через неё можно также найти сопротивление в цепи как произведению удельного сопротивления и длины проводника, деленного на площадь его поперечного сечения.

Важно! В виде формулы нахождение сопротивления через удельное сопротивление выглядит так: R = ρ*(l/S), где l – длина проводника, а S – площадь поперечного сечения.

Физический смысл удельного сопротивления показывает, какое влияние будет оказывать проводник длиной в 1 м с площадью поперечного сечения в 1 квадратный мм, изготовленный из определенного вещества. Измеряется в Омах, умноженных на метр: [ρ] = [Ом*м].

Ом и формула

Как найти сопротивление нагрузки

Сопротивление нагрузки обозначается латинскими буквами Rn или Rн. По сути, это является тем же сопротивлением участка цепи и вычисляется также по формулам закона Ома. Нагрузка обозначается символами, которые на электрической схеме изображаются в виде крестиков в кружке – лампочкой; то есть двигатель, лампа, конкретный прибор и т. д.

Каждая нагрузка имеет своё собственное сопротивление. Например, если к сети подключена одна лампочка, то сопротивление нагрузки – показатель этого единственного прибора в цепи. Если к цепи подключено несколько нагрузок, то сопротивление считается суммарно для каждой из них.

Сопротивление нагрузки вычисляется в соответствии с законом Ома, то есть Rn = U/I. Если к сети подключено несколько нагрузок, то оно будет рассчитываться следующим образом: сначала находится сопротивление каждой отдельной «лампочки». Далее Rn вычисляется в зависимости от того, какой тип подключения в цепи: последовательное или параллельное. При параллельном 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/Rn, где n –количество подключенных приборов. Если же соединение последовательное, общее R равно сумме всех R цепи.

Последовательное/параллельное соединения

Как найти с помощью формулы напряжение

Людей, интересующихся электричеством и физикой, всегда волнует вопрос, как найти напряжения, если известны другие характеристики. Его можно найти через многие формулы: в соответствии с законом Ома, через работу тока, путём сложения всех напряжений в электрической цепи и практическим способом – с помощью вольтметра. Как вычислить показатель с помощью последнего способа было описано выше.

Важно! В цепях с последовательным соединением общее напряжение – сумма значений каждой нагрузки. При параллельном соединении общее напряжение равно значению каждой лампочки, у которых оно также эквивалентно.

Измерение напряжения

По каким формулам вычисляется напряжение через работу и сама сила тока, рассказывают на уроках физики, так как эти величины считаются базовыми. Работа тока равна произведению напряжения и заряда: A = U*q. Также, из этой формулы выводится A = U*I*t, так как заряд – произведение силы тока и времени. Из них следует, что U = A/q или U = A/(I*t). Кроме того, одной из основных является формула напряжения, выведенная из закона Ома: U = R/I.

Важно! Определить напряжение можно и через мощность электрического тока. Мощность [P] равна A/t, и, так как A = U*I*t, конечная формула выглядит, как P = (U*I*t)/t. Здесь t сократится, и останется P = U*I, из которой следует, что U = P/I.

Как найти силу тока через сопротивление и напряжение

Сила тока обозначается латинскими [I] или [Y], и она зависит от количества заряда, перенесенного от одного полюса к другому за определенный промежуток времени, т.е. I = q/t. Измеряется сила тока в амперах, а узнать её значение в цепи можно при помощи амперметра.

Мужчина считает силу тока

Существуют формулы определения силы тока через напряжение и сопротивление. В первом случае произведение силы тока на время равняется работе, деленной на напряжение: I*t = A/U, во втором – по закону Ома, I = U/R. Через мощность сила будет равняться P/U.

При последовательном соединении, сила тока одинакова на всех участках цепи, следовательно, равна общему значению в цепи. В противоположном случае сила электрического тока равняется сумме силы тока всех нагрузок.

Таким образом, существует огромное множество формул для нахождения силы тока, напряжения и сопротивления. Они всегда могут пригодиться для теории, а на практике всегда помогут специальные приборы – амперметр и вольтметр.

Как найти напряжение?

Для того чтобы разобраться как найти напряжение в представленной Вами задачи надо рассмотреть движение электрона в однородном поле плоского конденсатора. В плоском конденсаторе, на пластины которого подано напряжение (например, ), создается электрическое поле, которое принято считать однородным. Линии напряженности такого поля начинаются на положительно заряженной пластине, а заканчиваются на отрицательно заряженной. Сразу после того, как электрон (частица, имеющая отрицательный заряд) влетает в конденсатор, на него начинает действовать сила со стороны электрического поля  (см. раздел «Формула напряженности электрического поля»), которую можно определить как:

   

где — заряд электрона; — вектор напряженности электрического поля. Напряженность электрического поля плоского конденсатора равна:

   

Cила направлена перпендикулярно вектору скорости, с которой влетает электрон в конденсатор. Движение электрона в конденсаторе можно разделить на:

  • равномерное движение вдоль пластин конденсатора с некоторой скоростью ;
  • и ускоренное lдвижение (под действием электрической силы) перпендикулярное направлению первоначального движения (до конденсатора), с ускорением .

Надо отметить, что в данной задаче мы не будем учитывать силу тяжести, которая действует на электрон, так как масса электрона мала. Скорость движения электрона найдем из выражения для кинетической энергии (см. раздел «Формула кинетической энергии»):

   

Если мы считаем, что электрон движется равномерно вдоль пластин конденсатора, то время () полета частицы можно найти (см. раздел «Равномерное движение») как:

   

По условию задачи за время (формула (4)) электрон сместился вдоль линий поля на расстояние , которое можно найти (см. раздел «Формула равноускоренного движения»):

   

где модуль ускорения () найдем как:

   

Из выражений, полученных выше , следует, что:

   

Ответ:

Как найти напряжение на сопротивлении

Чтобы найти падение напряжения на сопротивлении возьмите вольтметр и присоедините к интересующему участку цепи параллельно. На шкале или экране прибора увидите напряжение. Если известна величина сопротивления, подключите к цепи амперметр и рассчитайте значение напряжения.Вам понадобится

Как найтис помощью вольтметра Возьмите вольтметр, присоедините его параллельно к резистору или участку цепи, сопротивление которого требуется измерить. В случае с постоянным током обязательно соблюдайте полярность, отрицательный и положительный полюса должны подходить к соответствующим клеммам вольтметра. Для переменного тока это условие не обязательно. После этого присоедините цепь к источнику тока, на шкале или экране прибора можно будет увидеть значение напряжения в вольтах или кратных единицах (милливольтах, киловольтах и т.д.).

Определение напряжения амперметром Если значение сопротивления заранее известно, то присоедините в цепь амперметр с соблюдением полюсов для постоянного тока. Измерьте значение силы тока в амперах, затем это число умножьте на значение сопротивления в Омах. Результатом будет напряжение на данном в вольтах. Если значение сопротивления неизвестно, измерьте его омметром. Для этого отключите цепь от источника тока, присоедините омметр параллельно сопротивлению, снимите показания в Омах.

Определение напряжения на сложных сопротивлениях Если общее сопротивление представляет собой серию параллельно соединенных потребителей, измерьте напряжение на одном из них любым из способов. Напряжение на остальных потребителях будет таким же. Если общее сопротивление представляет собой набор последовательно соединенных потребителей, сопротивление которых известно, измерьте силу тока, включив в цепь последовательно амперметр, затем, последовательно умножая значение силы тока в амперах на значение сопротивлений, найдите напряжение на каждом потребителе. Если сопротивление соединительных проводов пренебрежимо мало (а в большинстве случаев так оно и есть), то сумма напряжений на последовательных сопротивлениях должна быть приблизительно равна напряжению на источнике тока. При смешанных соединениях первым определяйте напряжение на параллельном участке, а затем находите его значения как для последовательно соединенных участков по описанной выше методике.

Как определить напряжение ЛЭП по виду изоляторов ВЛ?

Для опытного специалиста электрика нет ничего проще, чем по внешнему виду опоры ЛЭП определить напряжение на ней. Сама конструкция опоры, то какие изоляторы установлены на ней, сколько проводов, как они размещены — все это при визуальном осмотре позволит сделать вывод о напряжении конкретной высоковольтной линии. Но что делать, если специалиста нет, и перед вами стоит вопрос: "Сколько вольт в ЛЭП?" и нужно узнать напряжение в линии электропередач в киловольтах (кВ). 

Для чего обычному человеку, не имеющему никакого отношения к работе линий электропередач, знать о напряжении в проводах ЛЭП? Для чего эти базовые знания по электрике? Дело все в том, что эти знания могут оказаться не просто полезной информацией, но даже кому-то помогут спасти жизнь.

Для повышения эффективности передачи электроэнергии и снижения потерь в воздушных и кабельных линиях, электрические сети разбивают на участки с разными классами напряжения ЛЭП.

Классификация ЛЭП по напряжению

  1. Низший класс напряжения ЛЭП – до 1 кВ;
  2. Средний класс напряжения ЛЭП – от 1 кВ до 35 кВ;
  3. Высокий класс напряжения ЛЭП – от 110 кВ до 220 кВ;
  4. Сверхвысокое напряжение ВЛ – от 330 кВ до 500 кВ;
  5. Ультравысокое – от 750 кВ. 

Сколько вольт опасно для человека?

Высокое напряжение воздействует на человека опасным для здоровья образом, так как ток (переменный или постоянный) способен не только поразить человека, но и нанести ожоги. Сеть 220 в, 50 Гц уже достаточно опасна так, как считается, что постоянное или переменное напряжение, которое превышает 36 вольт и ток 0,15А убивает человека. В связи с этим, в ряде случаев даже ток осветительной сети может оказаться смертельным для человека. Поэтому высоковольные провода подвешивают на определенной высоте на ЛЭП опорах. Высота столба ЛЭП зависит от стрелы провеса провода, расстояния от провода до поверхности земли, мощности ЛЭП и т. п

С ростом рабочего напряжения в проводах ЛЭП увеличиваются размеры и сложность конструкций опор электропередач. Если для передачи напряжения 220/380 В используются обычные железобетонные (иногда деревянные) опоры ЛЭП с фарфоровыми линейными изоляторами, то воздушные линии мощность 500 кВ имеют внешний вид совсем иной. Опора ВЛ 500кВ представляет собой сборную металлическую П-образную конструкцию высотой до нескольких десятков метров, к которым три провода крепятся с помощью траверс посредством гирлянд изоляторов. В воздушных линиях электропередач максимального напряжения ЛЭП 1150кВ для каждого из трех проводов предусмотрена отдельностоящая металлическая опора ЛЭП.

Важная роль при прокладке высоковольтных ЛЭП принадлежит типу линейных изоляторов, вид и конструкция которых зависят от напряжения в линии электропередач. Поэтому напряжение ЛЭП легко узнать по внешнему виду изолятора ВЛ.

 Штыревые фарфоровые изоляторы используются для подвешивания самых легких проводов в воздушных линиях небольшой мощности 0,4-10 кВ. Штыревые изоляторы этого типа имеют значительные недостатки, основными из которых являются недостаточная электрическая прочность (ограничение напряжения ЛЭП 0,4-10кВ) и неудовлетворительный способ закрепления на изоляторе проводов ВЛ, создающие в эксплуатации возможность повреждений проводов в местах их креплений при автоколебаниях подвески. Поэтому в последнее время штыревые изоляторы полностью уступили место подвесным. Изоляторы ВЛ подвесного типа, применяющиеся у нас в контактной сети, имеют несколько иной внешний вид и размеры.

При напряжении в ЛЭП свыше 35кВ используются подвесные изоляторы ВЛ, внешний вид которых представляет собой фарфоровую или стеклянную тарелку-изолятор, шапки из ковкого чугуна и стержня. Для обеспечения необходимой изоляции изоляторы собирают в гирлянды. Размеры гирлянды зависят от напряжения линии и типа изоляторов высоковольтных линий.

Приблизительно определить напряжение ЛЭП, мощность линии по внешнему виду, простому человеку бывает трудно, но, как правило, это можно сделать простым способом — точно посчитать количество и узнать сколько изоляторов в гирлянде крепления провода (в ЛЭП до 220кВ), или число проводов в одной связке («пучке») для линий от 330кВ и выше..

Сколько вольт в высоковольтных проводах ЛЭП?

 Электрические линии малого напряжения - это ЛЭП-35 кВ (напряжение 35000 Вольт) легко определить самому визуально, т.к. они имеют в каждой гирлянде небольшое количество изоляторов - 3-5 штук.

ЛЭП 110 кВ - это уже 6-10 высоковольтных изоляторов в гирляндах, если число тарелок от 10-ти до 15-ти, значит это ВЛ 220 кВ.

Если вы можете видеть, что высоковольтные провода раздваиваются (расщепление) тогда — ЛЭП 330 кВ, если количество проводов подходящих на каждую траверса ЛЭП уже три (в каждой высоковольтной цепи) — то напряжение ВЛ 500 кВ, если количество проводов в связке четыре - мощность ЛЭП 750кВ.

 Для более точного определения напряжения ВЛ обратитесь к специалистам в местное энергетическое предприятие - собственник, чтобы узнать чья опора ЛЭП и найти владельца кому принадлежат электрические сети. Также точно узнать напряжения можно, посмотрев маркировку, что написана на опоре ЛЭП, рядом с номером. Буква в маркировке означает: Т - 35 кВ, С - 110 кВ, Д - 220 кВ.

Количество изоляторов на ЛЭП (в гирлянде ВЛ)

Количество подвесных изоляторов в гирляндах ВЛ на металлических и железобетонных опорах ЛЭП в условиях чистой атмосферы (с обычным полевым загрязнением).

Тип изолятора по ГОСТ ВЛ 35 кВ ВЛ 110 кВ ВЛ 150 кВ ВЛ 220 кВ ВЛ 330 кВ ВЛ 500 кВ
ПФ6-А (П-4,5) 3 7 9 13 19 -
ПФ6-Б (ПМ-4,5) 3 7 10 14 20 -
ПФ6-В (ПФЕ-4,5) 3 7 9 13 19 -
(ПФЕ-11) - 6 8 11 16 21
ПФ16-А - 6 8 11 17 23
ПФ20-А (ПФЕ-16) - - - 10 14 20
(ПФ-8,5) - 6 8 11 16 22
(П-11) - 6 8 11 15 21
ПС6-А (ПС-4,5) 3 8 10 14 21 -
ПС-11 (ПС-8,5) 3 7 8 12 17 24
ПС16-А - 6 8 11 16 22
ПС16-Б - 6 8 12 17 24
ПС22-А - - - 10 15 21
ПС30-А - - - 11 16 22

Как найти напряжение Тевенина?

Эквивалент Тевенина состоит из одного источника напряжения, включенного последовательно с одним резистором, а также между точками A и B. Чтобы найти напряжение источника напряжения и значение резистора, рассмотрим две разные ситуации нагрузки.

1.
Никакой нагрузки , как будто она нарисована. Схема состоит из источника напряжения, R1, R2 и R5. Там нет тока через R3 или R4. Мы рассчитываем ток: В + R 1 + R 2 + R 5 = 10 В 3 к + 4 к + 3 к = 1 мА В + р 1 + р 2 + р 5 знак равно 10 В 3 К + 4 К + 3 К знак равно 1 м , Тогда напряжение на R2 составляет 1 мА * 4 к = 4 В, и поскольку на R3 или R4 нет падения напряжения, это также напряжение между А и В.
В эквиваленте Тевенина, когда AB разомкнут, ток не будет течь, поэтому падение напряжения на внутреннем резисторе отсутствует. Если мы хотим 4 В между А и В, источник напряжения должен быть 4 В.

2.
Короткое замыкание A и B. Теперь R2 параллелен последовательному сопротивлению R3 и R4. Нам нужно знать эквивалент этого (назовите его R6): 1 R 6 = 1 R 2 + 1 R 3 + R 4 = 1 4 к + 1 6 к = 0,417 1 к 1 р 6 знак равно 1 р 2 + 1 р 3 + р 4 знак равно 1 4 К + 1 6 К знак равно 0,417 1 К так R 6 = 1 к 0,417 = 2 к 4 р 6 знак равно 1 К 0,417 знак равно 2 К 4 ,
Снова вычисляем ток: В + R 1 + R 6 + R 5 = 10 В 3 к + 2 к 4 + 3 к = 1,19 мА В + р 1 + р 6 + р 5 знак равно 10 В 3 К + 2 К 4 + 3 К знак равно 1,19 м , Напряжение на R6 10 В - 1,19 мА × ( R 1 + R 5 ) = 2,85 В 10 В - 1,19 м × ( р 1 + р 5 ) знак равно 2,85 В следовательно, ток через R3 и R4 (и короткое замыкание AB) 2,85 В R 3 + R 4 = 2,85 В 6 к = 476 мкА 2,85 В р 3 + р 4 знак равно 2,85 В 6 К знак равно 476 μ ,
Наша схема Тевенина имела источник напряжения 4В. Иметь 476 μ μ А через короткозамкнутый АВ внутреннее сопротивление должно быть 4 В 476 мкА = 8 к 4 4 В 476 μ знак равно 8 К 4 ,

И это наше решение:

Эквивалентное напряжение = 4 В,
Эквивалентное последовательное сопротивление = 8к4

Как проверить напряжение и найти фазу в домашней проводке

“Бабушка, подай, пожалуйста, вон тот провод”, попросил один электрик проходящую мимо него старушку. А через минуту заявил своему напарнику: “Вот видишь, Миша. Ты утверждал, что здесь фаза, а оказалось — ноль”.

Такой анекдот с бородой очень ярко раскрывает идеологию проверки напряжения в домашней проводке, да и не только в ней.

Содержание статьи

Принцип работы индикаторов напряжения

Внутри любого физического тела находится определенное количество различных электрических зарядов: электронов, анионов, катионов, дырок. Их численность формирует величину потенциала, который может быть положительным или отрицательным.

В электротехнике под термином напряжения понимается разность этих потенциалов, способных при их соединении создать поток зарядов по замкнутому контуру, называемым электрическим током.

Разное количество зарядов образует неодинаковое число движущихся частиц. Подсчитывать их численность в теле технически сложно и нереально, но на практике требуется как-то оценивать. Делают это измерительными приборами, но используют косвенные методы, связанные с действием тока.

Тела с мощными потенциалами разных знаков способны при соприкосновении (пробое изоляции) создать огромные токи. Например, молнии, возникающие при разряде грозовых облаков, могут своим тепловым воздействием разрушать или сжигать многоэтажные здания, раскалывать вдоль ствола вековые деревья.


Когда мы видим подобные явления, то точно знаем, что облака накопили огромный потенциал и между ними или землей создалось значительное напряжение.

Разности потенциалов домашней электроэнергии тоже достаточно для совершения значительных разрушений. Если потенциалом фазного провода создать контакт с землей, то возникнет ток короткого замыкания, по величине которого можно судить о напряжении сети, что и раскрывает суть анекдота про электриков.

Понятно, что этот метод действенный, достоверный, но опасный и поэтому неприемлемый. Однако, с учетом знания закона Георга Ома (I=U/R), им успешно пользуются с момента возникновения энергетики. Для этого на пути тока устанавливают сопротивление, ограничивающее количество движущихся зарядов до безопасной величины, а по способности их преобразовывать электрическую энергию в световую, звуковую или магнитную, судят о значении напряжения.

Таким образом, любой индикатор напряжения подключается своими контактами в домашней проводке к потенциалам фазы и нуля. При этом встроенный в его корпус токоограничивающий резистор, снижает протекающий ток до минимального, безопасного значения, которое способно выполнить механическую работу.

По результатам этого действия судят о наличии напряжения. Например, загорелась индикаторная лампочка или появился звуковой сигнал встроенного динамика — значит на проводе фазы присутствует напряжения. В противном случае — его нет.

Среди электриков, нарушающих требования правил безопасности, используется метод проверки напряжения «контрольными лампами». Он основан на подключении между проводом фазы в сети и землей исправной лампы накаливания, которая светится под нагрузкой и не горит без нее.

Внутри квартиры с однофазной сетью мы пользуемся этим способом, когда вставляем в розетку вилку настольной лампы. А основное нарушение, из-за которого запрещены «контрольки» состоит в том, что при ошибочном контакте между двумя фазными проводами трехфазной сети они подключаются к напряжению не 220, а 380 вольт и в результате их колбы от взрывного воздействия температуры разлетаются мелкими частицами стеклянного потока, травмируя людей.


Электрик, держащий в руке такую лампу, инстинктивным движением бросает ее. Подключенный к цоколю патрона потенциал фазы вместе с летящей лампой, касаясь любого оказавшегося на его пути предмета, создает опасный ток короткого замыкания… Даже случайное падение такой конструкции с открытой колбой ведет к поражению электрическим током.

Не пользуйтесь этим методом и разъясняйте его опасность окружающим.

Виды указателей напряжения для домашней сети

Частой ошибкой неопытных пользователей, создающей травмоопасную ситуацию, является использование электрических приборов не по их прямому назначению.

Все электрические приборы, включая индикаторы, создаются для работы только под определенным видом напряжения.

Эта величина всегда указывается производителем на корпусе.

Нельзя пользоваться индикатором на 220 вольт в сети 380 или выше. Это опасно для жизни.

Указатели напряжения до 0,4 кВ могут срабатывать на основе прохождения через них тока с:

  1. емкостным;
  2. или активным характером.

В первом случае ток идет через тело оператора, а во втором — минуя его по подключенным к цепи проводникам указателя.

Емкостные индикаторы напряжения

Их выполняют в виде отвертки с контактным кольцом. Острие указателя прикладывают к металлу проверяемого провода или контакту коммутационного прибора, а специальную металлическую площадку касаются пальцем руки.

В этом случае создается электрическая цепь переменного тока, ограниченного встроенным в указатель резистором, по пути:

  • потенциал фазы;
  • проверяемый проводник;
  • внутренняя схема индикатора до контактной площадки;
  • человеческое тело;
  • контур земли.

Естественно, что ток указателя ограничен до безопасной величины в доли миллиампера. При его появлении загорается свет от вмонтированной в корпусе неоновой лампочки.


Среди старых моделей индикаторов до сих пор работают приборы типов УНН-1х, УНН-1м, ИН-91, УНН-90 и другие подобные конструкции. Зажигание лампочек указателя происходит при контакте с проводником, находящимся под напряжением порядка 70 вольт или больше. На меньшее значение они не среагируют.
Рынок современных указателей емкостного типа заполнен многочисленными изделиями из Китая и других стран. В принципе, они оправдывают в работе свою цену, но среди этих конструкций встречаются приборы со светодиодными лампочками, которые не всегда хорошо налажены и отстроены от токов наводок. Обладая завышенной чувствительностью, они могут светиться от наведенного напряжения. Это часто вводит в заблуждение домашнего мастера.


Профессиональные указатели напряжения емкостного типа менее подвержены этому явлению, но все равно полностью не избавлены от него, хоть и могут выполнять ряд дополнительных функций.

Работая с подобными индикаторами можно ошибиться еще и по той причине, что при ярком свете солнца зрительное восприятие светящейся лампочки индикатора ослабляется, ее загорание можно просто не увидеть. Особенно это характерно для светодиодных бюджетных моделей.

При таких условиях лучше работают индикаторы с автономным питанием, дополнительно сигнализирующие о появлении напряжения писком зуммера.

Двухполюсные индикаторы напряжения

Эти указатели тоже работают по факту проходящего через них тока. Их наконечники прикладывают между проверяемыми потенциалами фазы и нуля. Человек не вступает в контакт с контролируемым током, отделен от него слоем усиленной изоляции.

Подобные указатели имеют в своем корпусе сигнальную лампу и два резистора:

  1. токоограничивающий;
  2. шунтирующий.


Оба корпуса выполнены из прочного изоляционного материала с щупами и защитными ограничительными кольцами, за пределы которых запрещено располагать пальцы при проверках напряжения. Связь между щупами создана гибким проводом со слоем изоляции повышенной прочности и надежности.

Из старых моделей до сих пор популярны МИН-1. УНН-10. Диапазон рабочего напряжения лежит в пределах 70÷660 вольт, а лампа указателя зажигается от 60÷65. Эти приборы могут работать как в схемах переменного, так и постоянного тока.

Ассортимент современных приборов обширен. Среди них встречаются дорогие электронные и микропроцессорные изделия со множеством дополнительных функций, включающих:

  • проверку чередования фаз;
  • самодиагностику;
  • оценку работы УЗО;
  • автовключение;
  • подсветку зоны измерения;
  • звуковую индикацию и многие другие возможности.


Рекомендовать какую-то марку и производителя на основе опыта их использования довольно сложно.

На показания прибора такой конструкции не влияют паразитные емкости кабеля и связи. За счет этого их информация более достоверна и надежна, чем у емкостных аналогов.

Приборы измерения напряжения

Индикаторы либо указатели своим действием указывают на наличие какого-то уровня напряжения на проверяемом участке. Они не предназначены для определения его величины.

Функция измерения возложена на приборы, которые наделены определенными метрологическими характеристиками — вольтметрами.


Принцип их работы основан на использовании измерительной головки, чувствительной к очень маленьким токам порядка микроампера. Она подключается к контролируемой цепи напряжения клеммами через токоограничивающий резистор. У приборов, имеющих несколько пределов измерения, устанавливается переключатель номиналов резисторов.
Таким образом, создавая последовательную цепочку из определенных резисторов, коммутируемую к измерительной головке, осуществляют выбор режима измерения вольтметра, создавая один и тот же предел для отклонения стрелки.

У цифровых приборов функции измерительной головки возложены на измерительные, логические и информационные органы.

Домашнему мастеру для выполнения подобной работы рекомендуется приобрести комбинированный прибор, обладающий функциями измерения напряжения, тока, сопротивления.


Из старых моделей, выпускаемых в СССР, хорошо работает тестер Ц4324. Полузатертый от длительного использования знак качества, нанесенный на корпусе, до сих пор оправдывает свое предназначение.

Конечно, такие стрелочные приборы в современное время считаются анахронизмом. Они требуют внимания, знаний, умения выполнять переключения и быстро делать математические расчеты в уме. А ошибки в положении тумблеров при измерениях заканчиваются выгоранием внутренних элементов схемы.


Раньше приходилось выручать товарищей, спаливших по невнимательности свои приборы и помогать им в ремонте.

С тех пор остались схемы советских тестеров. Если кому нужны — пишите в комментариях, вышлю на почту фотографии необходимых страниц.

Современные измерители электрических параметров называют авометрами, ампервольтомметрами или мультиметрами.


Суть их едина: на основе электронной или микропроцессорной схемы выполняются точные замеры иногда практически в автоматическом режиме с мгновенным выводом информации в текстовом виде на дисплей.

Однако переключатели и кнопки остались, пользоваться ими надо осмысленно.

Неприятные и курьезные случаи из жизни электрика

Опасная ошибка

Работая релейщиком на ПС-330 кВ в конце 90-х годов пришлось срочно выезжать на аварийное отключение системы шин удаленной подстанции 110/10 кВ.

Прибыв на место происшествия, увидели, что к забору ограждения приставлена лестница. Дверь сооружения с высоковольтным оборудованием открыта, рядом валяется взломанный замок. Внутри КРУН около шин обнаружен мужчина в обгорелой одежде без признаков жизни. Рядом с ним — набор слесарного инструмента и на полу — указатель напряжения типа УНН-90.

Выяснилось, что это электрик ЖКХ, промышлявший воровством цветного металла, который решил поживиться на необслуживаемой подстанции. Но знаний электротехники и ТБ явно не хватило. Он пользовался индикатором напряжения поиска фазы в схеме 0,4 кВ, не соответствующим классу сети. 10 киловольт моментально создало ток, который не выдержало тело пострадавшего…

Затрудненный поиск неисправности

В здании Брежневской постройки из ж/б плит, построенном доблестным стройбатом, проводка выполнена алюминиевой лапшой, разбросанной по полу под лагами деревянного пола. Для освещения комнат провода выводятся с верхнего этажа на нижний через отверстие в полу/потолке. Соединения сделаны скрутками без распределительных коробок.

Владельцы квартиры попросили исправить розетку около телевизора, который периодически отключался. Указатель ИН-90 показал фазу. Проверил контакт нуля прозвонкой цепи. Вроде бы все нормально, а телевизор не включается. Замерил напряжение в розетке тестером: вместо 220 между фазой и нулем оказалось 100 вольт. Пришлось разбираться в клубке запутанных проводов в трех разных местах.

В итоге обнаружен облом одной жилы фазы на месте изгиба провода и касание между собой обгорелых подвижных концов, которые при нагрузке отодвигались.

Рекомендации по замеру напряжения и пользованию индикаторами

Измерительные приборы подключаются к величине опасного потенциала. По действующим правилам ТБ до начала работы с ними необходимо проверить их исправность. Изоляция любого указателя, даже только что купленного в специализированном магазине, должна быть испытана в электротехнической лаборатории повышенным напряжением с оформлением протокола, гарантирующего право безопасной работы на определенный срок.

Перед каждым использованием индикатор следует осматривать на предмет механического состояния корпуса и качества изоляции, а затем проверять работоспособность контрольным замером в точке с гарантированным наличием напряжения фазы. Иначе пользование поломанным прибором приведет к ошибке, связанной с КЗ в сети или травмой человека.

Все двухпроводные индикаторы и вольтметры указывают напряжение в том месте, куда их подключили, а не там, где хотели подключить. Будьте внимательны при замерах.

Применение измерительного прибора, соответствующего классу сети — очень важное условие безопасности, поэтому уже третий раз на нем заострено внимание.

Проверяя напряжение, всегда придавайте телу устойчивое положение, исключайте случаи неожиданного падения, не контактируйте с заземленными предметами. Опытные электрики при работе под напряжением стараются держать одну руку в кармане, чтобы не создать путь тока утечки через нее.

Самая важная рекомендация под конец: работы по определению фазы и нуля, замеру напряжения относятся к опасным и к ним, согласно правилам безопасности, допускается только подготовленный, сдавший экзамены и отданный приказом по электротехническому предприятию персонал.

Если вы работаете на свой страхи риск в собственной квартире, то хотя бы прочитайте правила безопасности до начала каких-либо действий с напряжением. Электроэнергия опасна и не прощает ошибок никому. От нее постоянно гибнут люди, даже опытные электрики с большим стажем, совершая случайные ошибки.

Практические рекомендации по обзору и использованию индикаторов напряжения в сети 0,4 кВ хорошо показал электрик ЖКХ Серегей Панушкин в своем видеоролике. Рекомендую посмотреть его прямо в статье.

Возможно, вы заметите расхождения моей статьи с его рекомендациями. Задавайте вопросы в комментариях, а я объясню вам свою точку зрения.

Полезные товары Полезные сервисы и программы

Как найти напряжение на концах проводника

1) I = UR
2) U = I * R
3) P = I*U
4) A = P

Через длину и сечение проводника ты можешь узнать ТОЛЬКО его сопротивление! Для определения напряжения тебе потребуется закон Ома, если, конечно, проводник не помещён в магнитное поле и в нём не наводится ЭДС.
Сопротивление проводника: R=p*l / s, где p- удельное сопротивление материала проводника (ом*м/кв. мм) , l- длина проводника в метрах, s- сечение проводника в кв. мм

Другие вопросы из категории

2.Двигаясь по шоссе,велосипедист проехал 900 м. за 1 мин.,а затем по плохой дороге-400 м. за 40 с.
Определите его среднюю скорость движения(в метрах в секунду.)

акробат будет стоять на нем?

(Физика. 7класс. Плавание тел)

Читайте также

будет 15 В? 2)Если напряжение на концах проводника 6В,то сила тока в нём 1.5 А.Каким должно быть напряжение на концах проводника,чтобы сила тока в нём была 0.5А?

•По какой формуле можно рассчитывать сопротивление (удельное)проводников ?

сечения константановой проволоки длиной 8 м и сопротивлением 2 Ом. 3. Определите общее сопротивление цепи и силу тока в неразветвленной части цепи если R1=30 Ом, R2= 10 Ом, R3= 30 Ом. 4. Из какого материала изготовлен провод длинной 1 км и сечением 10 мм(в квадрате), если сила тока равна 3 А, а напряжение на концах провода 120 В. 5. Определите общее сопротивление цепи и напряжение на концах участка АВ, если R1=4 Ом, R2 =6 Ом, R3 = 15 Ом, R4 = 4 ом 6. Определите общее сопротивление цепи если R1 = 4 Ом, R2 = 6 Ом, R3 = 12 Ом, R4 = 12 Ом, R5 = 6 Ом 7. Чему равно напряжение на концах участка АВ если R1 = 3 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 4 Ом, R4 = 10 Ом, R5 = 10 Ом. Определите силу тока в каждом резисторе, если напряжение на концах участка АВ равно 10 В, а R1 = 6 Ом, R2 = 12 Ом, R3 = 6 Ом.

Какой длины нужно взять нихромовый проводник площадью поперечного сечения 0,2 мм в кв. для изготовления спирали нагревательного элемента сопротивлением 22 Ом?

3) При напряжении на концах проводника 6 В сила тока 1,5 А. Какова сила тока при напряжении 12 В?

РЕШИТЕ ПОЖАЛУЙСТА С ФОРМУЛАМИ .

если напряжение на его концах уменшится до 1В?

1) I = UR
2) U = I * R
3) P = I*U
4) A = P

Через длину и сечение проводника ты можешь узнать ТОЛЬКО его сопротивление! Для определения напряжения тебе потребуется закон Ома, если, конечно, проводник не помещён в магнитное поле и в нём не наводится ЭДС.
Сопротивление проводника: R=p*l / s, где p- удельное сопротивление материала проводника (ом*м/кв. мм) , l- длина проводника в метрах, s- сечение проводника в кв. мм

Другие вопросы из категории

2.Двигаясь по шоссе,велосипедист проехал 900 м. за 1 мин.,а затем по плохой дороге-400 м. за 40 с.
Определите его среднюю скорость движения(в метрах в секунду.)

акробат будет стоять на нем?

(Физика. 7класс. Плавание тел)

Читайте также

будет 15 В? 2)Если напряжение на концах проводника 6В,то сила тока в нём 1.5 А.Каким должно быть напряжение на концах проводника,чтобы сила тока в нём была 0.5А?

•По какой формуле можно рассчитывать сопротивление (удельное)проводников ?

сечения константановой проволоки длиной 8 м и сопротивлением 2 Ом. 3. Определите общее сопротивление цепи и силу тока в неразветвленной части цепи если R1=30 Ом, R2= 10 Ом, R3= 30 Ом. 4. Из какого материала изготовлен провод длинной 1 км и сечением 10 мм(в квадрате), если сила тока равна 3 А, а напряжение на концах провода 120 В. 5. Определите общее сопротивление цепи и напряжение на концах участка АВ, если R1=4 Ом, R2 =6 Ом, R3 = 15 Ом, R4 = 4 ом 6. Определите общее сопротивление цепи если R1 = 4 Ом, R2 = 6 Ом, R3 = 12 Ом, R4 = 12 Ом, R5 = 6 Ом 7. Чему равно напряжение на концах участка АВ если R1 = 3 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 4 Ом, R4 = 10 Ом, R5 = 10 Ом. Определите силу тока в каждом резисторе, если напряжение на концах участка АВ равно 10 В, а R1 = 6 Ом, R2 = 12 Ом, R3 = 6 Ом.

Какой длины нужно взять нихромовый проводник площадью поперечного сечения 0,2 мм в кв. для изготовления спирали нагревательного элемента сопротивлением 22 Ом?

3) При напряжении на концах проводника 6 В сила тока 1,5 А. Какова сила тока при напряжении 12 В?

РЕШИТЕ ПОЖАЛУЙСТА С ФОРМУЛАМИ .

если напряжение на его концах уменшится до 1В?

OBRAZOVALKA.COM — образовательный портал
Наш сайт это площадка для образовательных консультаций, вопросов и ответов для школьников и студентов .

На вопросы могут отвечать также любые пользователи, в том числе и педагоги.

Консультацию по вопросам и домашним заданиям может получить любой школьник или студент.

Калькулятор натяжения

Этот калькулятор натяжения научит вас определять силу натяжения веревки или веревки, используемых для подъема объекта. В этой статье вы также можете узнать, как определить натяжение веревок, используемых для натяжения объекта на поверхности без трения. В этом калькуляторе натяжения веревки или струны вы также увидите множество диаграмм свободного тела, чтобы лучше понять, как рассчитывать силы натяжения. Если вы хотите узнать больше о натяжении и формуле силы натяжения, читайте дальше!

Что такое сила натяжения?

Представьте, что вы поднимаете баскетбольный мяч с земли.Вы почувствуете вес мяча в своих руках из-за силы тяжести, действующей на массу мяча. Теперь представьте, что обвязываете мяч веревкой, которую затем снова используете, чтобы поднять мяч. Вы все равно будете ощущать вес мяча через веревку. В этой ситуации веревка теперь находится в натяжении . То, что скрепляет веревку, называется силой натяжения . Разрезание веревки ослабит силу натяжения и приведет к свободному падению мяча.

Сила натяжения - это осевая сила, которая проходит через тянутый объект, например веревку, веревку или цепь.Мы также можем наблюдать силу растяжения в других материалах, таких как стержни и стержни, учитывая, что они подвергаются внешним растягивающим или растягивающим нагрузкам. Лучшими стержнями и стержнями являются материалы с высокой прочностью на разрыв, поскольку они нелегко ломаются под действием сил растяжения. Вы можете проверить наш калькулятор напряжения-деформации, в котором обсуждается эластичность, чтобы узнать больше о прочности на растяжение.

Сила натяжения также является прекрасным примером третьего закона движения Ньютона . Третий закон движения Ньютона гласит, что когда одно тело воздействует на второе тело, второе тело прикладывает равную силу в противоположном направлении обратно к исходному телу.Сила натяжения - это сила реакции, которая противодействует внешней силе растяжения. Эта характеристика силы натяжения является причиной того, что она в некотором смысле очень похожа на нормальную силу, о которой вы можете узнать больше, посетив наш калькулятор нормальной силы.

Второй закон движения Ньютона

Чтобы рассчитать натяжение, действующее на веревку, нам сначала нужно понять Второй закон движения Ньютона . Второй закон движения Ньютона гласит, что сумма сил, действующих на объект постоянной массы, равна массе этого объекта, умноженной на его ускорение.Мы также можем выразить это утверждение в виде уравнения:

ΣF = м * а

где

  • Σ (сигма) обозначает сумму сил F ;
  • м - масса объекта; и
  • a - это ускорение.

Для объекта, подвешенного на веревке, мы можем использовать ускорение свободного падения g в качестве его ускорения. Ускорение свободного падения дает нам значение его веса в единицах силы, например, Ньютонов или фунт-сила .Если объект движется с другим ускорением, мы должны использовать его фактическое ускорение для расчета. Однако этот калькулятор натяжения определяет силы натяжения только в случаях статического равновесия .

Этот оператор означает, что этот инструмент учитывает только неподвижных объектов в данной системе. В этом калькуляторе натяжения мы также предполагаем, что канаты безмассовые и, следовательно, ничего не вносят в силы натяжения. Мы также предполагаем, что массы или объекты находятся в вакууме и не испытывают трения или сопротивления воздуха по отношению к своему окружению.

Как рассчитать натяжение канатов, подвешивающих объект

На рисунке ниже видно, что сила F, необходимая для поднятия объекта, равна весу объекта W. Эта идея является фундаментальной концепцией, лежащей в основе нашей формулы силы натяжения. Также ниже показана диаграмма свободного тела объекта, на которой показаны силы натяжения T, действующие в струне. Как видите, силы натяжения идут попарно и в противоположных направлениях:

Следуя второму закону движения Ньютона, мы можем выразить сумму сил, используя диаграмму свободного тела объекта, как показано в правой части иллюстрации выше.Мы используем диаграмм свободного тела , чтобы показать различные направления и величины сил, действующих на тело. В состоянии равновесия все эти силы должны равняться нулю. Рассматривая все восходящие силы как положительные, а нисходящие как отрицательные, наше уравнение:

ΣF ↑ = 0 = T + (-W)
T = W
где вес W становится отрицательным, поскольку он направлен вниз. Перенеся W на другую сторону уравнения, мы теперь видим, что сила натяжения веревки равна весу объекта, который она несет, как также показано выше.

Если мы используем больше веревок для подъема объекта, общая сила натяжения делится на веревки. Сила натяжения в каждой веревке зависит от их углов по отношению к направлению силы, которой она противодействует. Чтобы лучше понять это, давайте рассмотрим другую диаграмму свободного тела объекта, подвешенного на двух веревках, как показано ниже:

На диаграмме свободного тела, показанной выше, мы можем видеть горизонтальную и вертикальную составляющие сил натяжения, T₁ и T₂. Силы являются векторами, что означает, что они всегда имеют как величину , так и направление .Как и все векторы, силы могут быть выражены в этих компонентах, что дает влияние силы вдоль горизонтальной и вертикальной осей. T₁ₓ и T₂ₓ - вертикальные компоненты T₁ и T₂ соответственно. С другой стороны, T₁ᵧ и T₂ᵧ являются вертикальными составляющими одних и тех же сил соответственно. Поскольку гравитация действует на объект по вертикальной оси, нам необходимо учитывать вертикальные компоненты сил натяжения для нашего суммирования сил следующим образом:

ΣF ↑ = 0 = T₁ᵧ + T₂ᵧ + (-W)
W = T₁ᵧ + T₂ᵧ

Поскольку мы также знаем углы сил натяжения, мы можем выразить T₁ᵧ и T₂ᵧ через T₁ и T₂, соответственно, с помощью тригонометрических функций:

T₁ᵧ = T₁ * sin (α)
T₂ᵧ = T₂ * sin (β)
W = T₁ * sin (α) + T₂ * sin (β)

Можно также сказать, что для того, чтобы система находилась в равновесии, объект не должен двигаться горизонтально или вдоль оси x.Следовательно, горизонтальные компоненты T₁ и T₂ должны тогда равняться нулю. Кроме того, с помощью тригонометрии мы можем выразить T₁ₓ и T₂ₓ через T₁ и T₂ соответственно:

T₁ₓ = T₂ₓ
T₁ * cos (α) = T₂ * cos (β)

Если мы разделим обе стороны на cos (α) , мы получим уравнение, в котором T₁ выражается через T₂ и углы:

T₁ = T₂ * cos (β) / cos (α)

Затем мы можем использовать это уравнение для определения T₂, подставив T₂ * cos (β) / cos (α) в качестве T₁ в нашем уравнении суммирования сил, как показано ниже:

W = T₁ * sin (α) + T₂ * sin (β)
W = T₂ * [cos (β) / cos (α)] * sin (α) + T₂ * sin (β)
W = T₂ * [cos (β) * sin (α) / cos (α) + sin (β)]
T₂ = W / [cos (β) * sin (α) / cos (α) + sin (β)]

Наконец, если мы умножим все это уравнение на cos (β) / cos (α) , как мы вывели значение T₁ через T₂, а затем все упростив, мы получим следующее уравнение:

T₁ = W / [cos (β) * sin (α) / cos (α) + sin (β)] * [cos (β) / cos (α)]
T₁ = W / [cos (β ) * sin (α) / cos (α) + sin (β)] * [cos (β) / cos (α)]
T₁ = W / [cos (α) * sin (β) / cos ( β) + sin (α)]

Теперь все, что вам нужно знать, это углы натяжных тросов по отношению к горизонтали.Если задан угол от вертикали, просто вычтите этот угол из 90 °. Так вы получите угол от горизонтали. Однако, если вам даны другие значения углов, которые могут быть больше 90 ° или даже 180 °, вы можете воспользоваться нашим калькулятором опорных углов, который поможет вам определить нужный угол. После определения значений переменных в наших формулах силы натяжения, теперь мы можем найти силы натяжения.

Как найти натяжение канатов при вытягивании предмета

Как найти силу натяжения на притягиваемый объект, как при подвешивании объекта.Единственное отличие состоит в том, что нам сначала нужно вычислить ускорение всей системы и просуммировать все силы по горизонтали. Если веревка находится под углом к ​​уровню пола, нам также необходимо вычислить горизонтальную составляющую тягового усилия.

Давайте посмотрим на приведенный ниже пример, чтобы лучше понять, как найти силу натяжения веревки, тянущей один или два объекта. В этом примере два объекта тянутся одной приложенной тянущей силой.Другая веревка тянет второй объект, который прикреплен к первому объекту, как показано ниже:

На этом рисунке показано, что массы m₁ и m₂ равны 3 кг и 2 кг соответственно. Сумма этих двух масс дает общую массу системы 5 кг . Нам также необходимо определить горизонтальную составляющую тягового усилия, Т = 24 Н , то есть под углом θ = 60 ° . Если снова воспользоваться тригонометрическими функциями, то можно сказать, что горизонтальная составляющая тягового усилия равна 24 Н * cos (60 °) , что равно 12 Н .Теперь, когда мы знаем горизонтальную составляющую тягового усилия и общую массу системы, мы можем вычислить ускорение a системы следующим образом:

F = m * a → a = F / m
a = 12 Н / 5 кг = 2,4 м / с²

После того, как мы нашли ускорение системы, мы можем снова использовать второй закон движения Ньютона для расчета натяжения веревки или струны системы. Для этого умножьте ускорение на массу, которую тянет веревка.Для T₂ диаграмма свободного тела показывает, что он отвечает только за массу m₂, мы можем сказать, что T₂ = a * m₂ . С учетом сказанного, T₂ = (2,4 м / с²) * (2 кг) = 4,8 Н . С другой стороны, T₁ - это сила натяжения, которая тянет на себя вес m₁ и m₂. Однако у нас уже есть значение T₁, которое просто равно T = 24,0 Н. Следовательно, T₁ = 24,0 N .

В нашем примере, если бы левая и правая веревки были всего лишь одной веревкой, мы могли бы сравнить эту установку с системой шкивов.Шкив - это простая машина, которая использует силы натяжения канатов для получения механического преимущества. Вы можете воспользоваться нашим калькулятором шкивов и калькулятором длины ремня (который представляет собой систему с двумя шкивами), чтобы узнать больше о механических преимуществах и натяжении.

Теперь, когда вы знаете, как найти натяжение веревки, возможно, вы также захотите попробовать наш вес на калькуляторе других планет. Там вы можете определить вес объекта, если он находился на другой планете. Затем вы можете ввести этот вес в наш калькулятор натяжения, чтобы вычислить силы натяжения, если бы вы были на другой планете.С другой стороны, если вы увлекаетесь музыкой, вы можете изучить взаимосвязь натяжения струны и частоты звука в струнных инструментах с помощью нашего калькулятора ладов.

Формула натяжения | Проблемы с решенными примерами

На атомном уровне, когда атомы или молекулы отделяются друг от друга и получают потенциальную энергию с сохраняющейся восстанавливающей силой, восстанавливающая сила может создавать напряжение. Каждый конец струны или стержня при таком натяжении может тянуть за объект, к которому он прикреплен, чтобы вернуть струну / стержень к ее расслабленной длине.

Натяжение можно легко объяснить в случае подвешивания тел на цепи, тросе, веревке и т. Д. Оно обозначается буквой T (иногда также обозначается Ft).

Если такое подвешенное тело движется вертикально с ускорением a, то;

T = W ± ma

Где W - вес тела, а m - масса тела

Случай (i) Если тело движется вверх, с ускорением a, натяжение; T = W + ma

Случай (ii) Если тело движется вниз с ускорением a, натяжение; T = W - ma

Случай (iii) Если тело просто подвешено (не движется), напряжение; Т = W.

Случай (iv) Если тело движется вверх или вниз с одинаковой скоростью, напряжение; T = W

Вес объекта W = мг.

Следовательно, формула натяжения может быть изменена как:

T = m (g ± a)

Где m = масса тела, g = ускорение свободного падения, a = ускорение движущегося тела.

Поскольку натяжение - это сила, ее единицей СИ является ньютон (Н).

Пример:

Легкая нерастяжимая веревка поддерживает тело массой 15 кг, свисающее с нижнего конца.Если верхний конец тетивы надежно прикреплен к крючку на крыше, каково же натяжение тетивы?

Решение:

Поскольку тело не движется, а просто подвешено, натяжение тетивы будет равно весу тела. m = 15 кг

T = W = mg = 15 × 9,8 = 147 N

Пример:

Обезьяна массой 10 кг поднимается по легкой вертикальной веревке, подвешенной на крюке с ускорением 2 м / с2. . Найдите натяжение струны (возьмите g = 10 м / с2)

Решение:

м = 10 кг, g = 10 м / с2, a = 2 м / с2

По мере того, как обезьяна движется вверх с При ускорении натяжение тетивы будет равно кажущемуся весу обезьяны.

то есть, T = m (g + a) = 10 (10 + 2) = 120 N

Вопрос:

Если M1 = 4 кг и M2 = 6 кг на следующем рисунке, то T2 равно:

Опции:

(a) 98 N

(b) 39,2 N

(c) 58,8 N

(d) 19,6 N

Ответ: (c)

Напряжение ( Physics): Definition, Formula, How to Find (w / Diagrams & Примеры)

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: Amy Dusto

Несмотря на название, физика напряжения не должна вызывать головную боль у студентов-физиков.Этот общий тип силы встречается в любом реальном приложении, где веревка или канатоподобный объект натягивается.

Физическое определение натяжения

Натяжение - это сила контакта, передаваемая через веревку, струну, проволоку или что-то подобное, когда силы на противоположных концах действуют на нее.

Например, качели из шины, свисающие с дерева, вызывают натяжение веревки, удерживающей ее на ветке. Тяга внизу веревки происходит под действием силы тяжести, а тяга вверх - от ветви, сопротивляющейся рывку веревки.

Сила натяжения действует по всей длине веревки и одинаково действует на объекты на обоих концах - шину и ветку. На шине сила натяжения направлена ​​вверх (поскольку натяжение троса удерживает шину вверх), а на ветви сила натяжения направлена ​​вниз (натянутый трос тянет вниз по ветви).

Как найти силу натяжения

Чтобы найти силу натяжения на объекте, нарисуйте диаграмму свободного тела, чтобы увидеть, где эта сила должна применяться (везде, где натягивается веревка или веревка).Затем найдите чистую силу , чтобы определить ее количественно.

Обратите внимание, что натяжение - это только тянущее усилие . Нажатие на один конец провисшей веревки не вызывает натяжения. Следовательно, сила натяжения на диаграмме свободного тела всегда должна быть нарисована в том направлении, в котором струна натягивает объект.

В сценарии качания шины, как упоминалось ранее, если шина все еще , то есть не ускоряется вверх или вниз, то чистая сила должна быть равна нулю .Поскольку на шину действуют только две силы, сила тяжести и натяжение, действующие в противоположных направлениях, эти две силы должны быть равны.

Математически: F g = F t где F g - сила тяжести, а F t - сила натяжения , как в ньютонах.

Напомним, что сила тяжести F g равна массе объекта, умноженной на ускорение свободного падения g .Итак, F g = mg = F t .

Для шины 10 кг сила натяжения, таким образом, будет F t = 10 кг × 9,8 м / с 2 = 98 Н.

В том же сценарии, где веревка соединяется с ветвью дерева также нулевая чистая сила . Однако на этом конце каната сила натяжения на диаграмме свободного тела направлена ​​ вниз . Однако величина силы натяжения такая же: 98 Н .

Отсюда, вверх сила контакта, которую ветвь прикладывает к веревке, должна быть такой же, как сила натяжения вниз, которая была такой же, как сила тяжести, действующая на шину вниз: 98 Н.

Сила натяжения в шкивных системах

Обычная категория физических проблем, связанных с натяжением, включает шкивную систему . Шкив - это круглое устройство, которое вращается, чтобы выпустить веревку или веревку.

Обычно в школьных задачах по физике шкивы трактуются как безмассовые и не имеющие трения, хотя в реальном мире это не так.Масса веревки обычно также игнорируется.

Пример шкива

Предположим, что груз на столе соединен веревкой, которая изгибается на 90 градусов над шкивом на краю стола и соединяется с подвешенным грузом. Предположим, что вес на столе равен 8 Н, а вес подвесного блока справа 5 Н. Каково ускорение обоих блоков?

Чтобы решить эту проблему, нарисуйте отдельные диаграммы свободного тела для каждого блока. Затем найдите чистую силу на каждом блоке и используйте второй закон Ньютона ( F net = ma ), чтобы связать это с ускорением.(Примечание: нижние индексы «1» и «2» ниже для «левого» и «правого» соответственно.)

Нормальная сила и сила тяжести (вес) блока уравновешены, поэтому результирующая сила равна все от напряжения, направленного вправо.

F_ {net, 1} = F_ {t1} = m_1a

Справа, натяжение тянет блок вверх, а сила тяжести тянет его вниз, поэтому результирующая сила должна быть разницей между ними.

F_ {net, 2} = F_ {t2} -m_2g = -m_2a

Обратите внимание, что отрицательные значения в предыдущем уравнении означают, что вниз является отрицательным в этой системе отсчета и что окончательное ускорение блока (чистая сила) направлена ​​вниз.2

Сила натяжения в двух измерениях

Рассмотрим подвесную стойку для кастрюль. Стойку весом 30 кг удерживают два троса, каждый под углом 15 градусов от углов стойки.

Чтобы определить натяжение любой веревки, необходимо сбалансировать чистую силу в обоих направлениях x и y.

Начните со схемы свободного тела подставки для кастрюль.

Из трех сил, действующих на стойку, известна сила тяжести, и она должна быть одинаково уравновешена в вертикальном направлении обоими вертикальными составляющими сил натяжения.

F_g = mg = F_ {T1, y} + F_ {T2, y}

и потому что F T 1, y = F T2, y :

30 \ times 9,8 = 2 F_ {T1, y} \ подразумевает F_ {T1, y} = 147 \ text {N}

Другими словами, каждая веревка воздействует вверх на стойку для подвесных горшков с силой 147 Н.

Чтобы получить отсюда общую силу натяжения в каждой веревке, используйте тригонометрию.

Тригонометрическое соотношение синуса связывает y-компонент, угол и неизвестную диагональную силу натяжения веревки с обеих сторон.Решение для натяжения слева:

\ sin {15} = \ frac {147} {F_ {T1}} \ подразумевает F_ {T1} = \ frac {147} {\ sin {15}} = 568 \ text {N}

Эта величина будет такой же и с правой стороны, хотя направление силы натяжения другое.

Как насчет горизонтальных сил, которые оказывает каждая веревка?

Тригонометрическая взаимосвязь тангенса связывает неизвестную компоненту x с известной компонентой y и углом. Решение для x-компоненты:

\ tan {15} = \ frac {147} {F_ {T1, x}} \ подразумевает F_ {T1, x} = \ frac {147} {\ tan {15}} = 548.6 \ text {N}

Поскольку горизонтальные силы также уравновешены, это должна быть сила, действующая на веревку справа в противоположном направлении.

Нормальные, растягивающие и другие примеры сил

Пример 1. Вес на уклоне, двумерная задача

Рассмотрим лыжника на склоне, показанном на рисунке 2. Ее масса, включая снаряжение, составляет 60,0 кг. а) Каково ее ускорение, если трение незначительно? (б) Каково ее ускорение, если известно, что трение равно 45.0 N?

Рис. 2. Поскольку движение и трение параллельны склону, наиболее удобно проецировать все силы в систему координат, где одна ось параллельна склону, а другая перпендикулярна (оси показаны слева от лыжника). N перпендикулярно склону, а f параллельно склону, но w имеет компоненты вдоль обеих осей, а именно w и [латекс] \ textbf {w} _ {\ parallel} [ /латекс]. N равно по величине w , так что нет движения перпендикулярно склону, но f меньше w∥, так что есть ускорение вниз по склону (вдоль параллельной оси).

Стратегия

Это двумерная задача, поскольку силы, действующие на лыжника (интересующая система), не параллельны. Подход, который мы использовали в двумерной кинематике, также здесь очень хорошо работает. Выберите удобную систему координат и спроецируйте векторы на ее оси, создав две связанных одной -мерной задачи, которую нужно решить. Самая удобная система координат для движения по наклонной поверхности - это та, в которой одна координата параллельна склону, а другая - перпендикулярна склону.(Помните, что движения по взаимно перпендикулярным осям независимы.) Мы используем символы ⊥ и ∥ для обозначения перпендикуляра и параллельности соответственно. Такой выбор осей упрощает этот тип проблемы, потому что нет движения, перпендикулярного уклону, и потому что трение всегда параллельно поверхности между двумя объектами. Единственными внешними силами, действующими на систему, являются вес лыжника, трение и поддержка склона, обозначенные соответственно w , f и N на Рисунке 2.N всегда перпендикулярно откосу, а f параллельно ему. Но w не находится в направлении ни одной из осей, и поэтому первый шаг, который мы делаем, - проецируем его на компоненты по выбранным осям, определяя w как компонент веса, параллельный наклону, и w компонент веса, перпендикулярный уклону. Как только это будет сделано, мы можем рассмотреть две отдельные задачи: силы, параллельные склону, и силы, перпендикулярные склону.{\ circ}) [/ латекс].

(a) Без учета трения. Поскольку ускорение параллельно наклону, нам нужно учитывать только силы, параллельные наклону. (Силы, перпендикулярные склону, добавляют к нулю, поскольку в этом направлении нет ускорения.) Силы, параллельные склону, представляют собой величину веса лыжника, параллельную склону w и трение f . Используя второй закон Ньютона, с индексами для обозначения величин, параллельных наклону,

[латекс] {a} _ {\ parallel} = \ frac {{F} _ {\ text {net} \ parallel}} {m} [/ latex]

, где [латекс] {F} _ {\ text {net} \ parallel} = {w} _ {\ parallel} = mg \ sin ({25 ^ {\ circ}}) [/ latex], при условии отсутствия трения для эта часть, так что

[латекс] a _ {\ parallel} = \ frac {{F} _ {\ text {net} \ parallel}} {m} = \ frac {{mg} \ sin ({25} ^ {\ circ})} {m} = g \ sin ({25} ^ {\ circ}) [/ латекс]

(9. {\ circ}) - f} {m} [/ latex].{2} [/ латекс]

, что соответствует ускорению, параллельному наклону, при противоположном трении 45,0 Н.

Обсуждение

Поскольку трение всегда противодействует движению между поверхностями, ускорение меньше при трении, чем при его отсутствии. Фактически, общий результат заключается в том, что если трение на уклоне незначительно, то ускорение вниз по уклону составляет a = g sin θ , независимо от массы .Это связано с ранее обсуждавшимся фактом, что все объекты падают с одинаковым ускорением при отсутствии сопротивления воздуха. Точно так же все объекты, независимо от массы, скользят по склону без трения с одинаковым ускорением (если угол одинаков).

Формула натяжения веревки, прикрепленной к грузу под углом

Сила натяжения возникает в канате, когда к нему прикреплен груз. Создаваемое в канате натяжение должно равняться силе тяжести груза.Но это справедливо только для случая, когда веревка подвешена вертикально. Формула натяжения также зависит от угла подвеса. В этой статье мы рассмотрим примеры, формулы и численные задачи для натяжения веревки, подвешенной под углом к ​​потолку.

Формула натяжения тетивы, прикрепленной под углом к ​​потолку

Груз массой m подвешен на двух веревках с натяжением T1 и T2. Натяжение обеих веревок будет разным, поэтому нам нужно вывести два отдельных набора формулы для натяжения обеих струн.Поскольку груз статичен, чистые силы, действующие на груз в направлениях x и y, должны быть равны нулю.

Начнем с рисования диаграммы свободного тела и определим силы в направлениях x и y.

Разрешение сил в направлении y: Силы, действующие в направлении y, представляют собой гравитационное притяжение, направленное вниз, и составляющую сил растяжения T1 и T2, направленную вверх. Приравнивая силу, получаем:

T1 sin (a) + T2 sin (b) = m * g ———- (1)

Разрешение сил в направлении x: Силы, действующие в направлении x, являются компонентами сил растяжения T1 и T2 в противоположных направлениях.Приравнивая силы получаем:

T1cos (a) = T2cos (b) ——————— (2)

Решая уравнения (1) и (2), получаем формулу для натяжения.

T1 = [T2cos (b)] / cos (a)]

T2 = [T1cos (a)] / cos (b)]

Из приведенных выше уравнений мы также можем сделать вывод, что чем больше угол подвески, тем выше будет натяжение, при этом максимальное натяжение подвески составляет 90 градусов.

Реальные примеры объекта, прикрепленного к веревке под углом Струна, используемая в парусе, крепится под углом, обеспечиваемым силой натяжения.
Изображение skeeze с сайта Pixabay
  • Веревки, используемые во время скалолазания
  • Веревки подвесного моста
  • Веревка, прикрепленная к парусу корабля
  • Веревки, используемые для удержания палатки
  • Веревки, используемые в водных видах спорта

Проблемы по формуле натяжения

Груз массой 10 кг подвешен на двух тросах под углом, найти натяжение тросов.

Задачи о натяжении струны под углом

Мы будем следовать тому же подходу, который мы использовали выше для вывода формулы для натяжения.Сначала мы решим силы в направлениях x и y и сформируем два уравнения.

Диаграмма свободного тела

Разрешив силы в направлении x, мы имеем:

T1 sin30 + T2 sin60 = 98 Н ———- (1)

Разрешив силы в направлении y, мы имеем:

T1cos30 = T2cos60 ——————— (2)

Решая приведенные выше уравнения, получаем значения для натяжения T1 и T2:

T1 = 65,1 Н T2 = 112,3 Н

Мы можем видеть, что T2 выше, чем T1, что также показывает, что угол b больше, чем a.

Рассчитайте натяжение тетивы, прикрепленной к воздушному змею, при условии, что нет сопротивления и тетива не натягивается мальчиком.

Расчет натяжения тетивы, прикрепленной к воздушному змею.

В этом случае у нас есть только одна струна, поэтому мы можем просто разрешить силы в направлении y и получить формулу для натяжения.

T sin 60 = 50

Т = 50 / 0,866

Т = 57,7 Н

Натяжение струны намного больше, чем подъемная сила, создаваемая ветром.Это напряжение обеспечивается мышечной силой в руке мальчика, держащего его.

Напряжение в горизонтальном подвесе

Груз весом 10 кг подвешен горизонтально на двух тросах с натяжением Т1 и Т2. Длина веревок одинакова.

Формула натяжения для горизонтально подвешенной струны

Теперь, в этом случае, углы, образованные веревками с потолком, равны 0. Попробуем разрешить силы и найти значение натяжения веревок. Но такие проблемы легче решить логически, чем с помощью уравнений.Такие проблемы могут быть решены только при многих предположениях, таких как одинаковая длина канатов, безмассовые канаты, 100% горизонтальная подвеска и т. Д.

В направлении оси x:

T1 и T2 противоположны, и нет результирующей силы, действующей в x-направлении, следовательно, они должны быть равны. Применим формулу для натяжения и проверим это.

T1cos0 = T2cos0 => ​​T1 = T2

Теперь в направлении Y:

Ящик удерживал веревки, поэтому сумма натяжений должна равняться весу.Чтобы выяснить это, применим формулу напряжения.

T1cos0 + T2cos0 = 98 N => T1 + T2 = 98

T1 = T2 = 49 Н

См. Также

Напряжение - AP Physics 1

Пояснение:

Чтобы найти массу блока 2, нам нужно будет вычислить еще несколько вещей, например, натяжение веревки.

Для начала нам нужно определить различные силы на нашей диаграмме свободного тела.Для этого мы начнем с блока 1 и будем использовать повернутую систему координат для упрощения. В такой системе ось X будет проходить параллельно поверхности пандуса, а ось Y будет перпендикулярна поверхности пандуса, как показано ниже:

Теперь мы можем определить силы, действующие на блок 1. Вдоль повернутой оси y сила тяжести, действующая на блок, равна, а сила наклонной поверхности на блок - это просто нормальная сила,. Поскольку блок 1 не движется в направлении y, мы можем установить эти две силы равными друг другу.

Теперь, учитывая силы, действующие вдоль повернутой оси x, мы имеем силу, направленную вниз, равную. Если направить вверх, у нас есть сила натяжения и сила трения.

Формула для расчета силы кинетического трения:

Поскольку мы уже определили, что такое нормальная сила, мы можем подставить это выражение в приведенное выше уравнение, чтобы получить:

Теперь мы можем написать выражение для чистой силы, действующей на блок 1 в направлении x:

Измените приведенное выше выражение, чтобы найти напряжение.

До сих пор мы рассматривали только блок 1. Теперь давайте обратим наше внимание на блок 2 и посмотрим, какие силы действуют на него. В направлении вниз у нас есть вес блока из-за силы тяжести, который равен. В восходящем направлении, как мы видим на диаграмме, натяжение веревки. Нам нужно написать выражение, которое сообщает нам чистую силу, действующую на блок 2.

Поскольку мы вычислили выражение для натяжения на основе информации о блоке 1, мы можем вставить это выражение в приведенное выше уравнение, чтобы получить:

Теперь переставьте, чтобы вычислить массу блока 2.

Затем, подставив значения, мы можем, наконец, вычислить массу блока 2:

Видео с вопросом: Определение натяжения в струне, загруженной в ее средней точке

Стенограмма видео

Птица массой 26 граммов сидит посреди протянутой телефонной линии. Предположим, что каждая половина линии прямая. Определите натяжение, когда 𝜃 равно 5.0 градусов. Определите натяжение, когда 𝜃 равно 0,50 градуса.

У нас есть вопрос, состоящий из нескольких частей, где нас интересует натяжение, когда 𝜃 - это два разных угла. Нам дали массу птицы, 26 граммов, и нам сказали, что каждая половина этой телефонной линии прямая.

Это означает, что если мы посмотрим на нашу диаграмму ситуации, если у нас есть угол 𝜃, как указано на правой стороне, то с каждой половиной этой линии электропередачи как прямой, тогда левая сторона будет иметь тот же угол 𝜃.Таким образом, у нас получается симметричная установка.

Что мы собираемся сделать, так это решить эту проблему в целом для любого угла 𝜃, а затем мы сможем быстро проработать различные значения 𝜃, для которых мы должны решить. Итак, давайте приступим к этому сейчас.

Теперь нам говорят, что масса этой птицы составляет 26 граммов, и мы хотим найти натяжение - назовем это заглавной - для двух разных значений 𝜃, но сначала мы решим для любого значение 𝜃, то есть мы дадим общее решение, а затем, в конце концов, сможем вставить наши конкретные заданные значения 𝜃.

Чтобы продвинуться в этом направлении, мы нарисуем диаграмму свободного тела сил, действующих на нижнюю точку провода. Напомним, что диаграмма свободного тела - это рисунок, на котором показаны все силы, действующие на тело или массу. Итак, в данном случае давайте нарисуем нижнюю часть телефонного провода.

Итак, здесь мы нарисовали самую нижнюю точку провода, на которой стоит птица, и теперь нам нужно привлечь все силы, которые действуют на эту точку. Ну, во-первых, мы знаем, что наша птица стоит в этой точке, поэтому есть сила тяжести или сила веса птицы, действующая вниз, вот так, и мы назовем это 𝑊 sub для веса птицы.

Теперь мы знаем, что это не единственная сила, действующая на эту часть проволоки, потому что проволока неподвижна - она ​​не движется - что означает, что силы на ней уравновешиваются. Какая еще сила действует на этот провод? Мы знаем, что он находится в напряжении; это сила, которая воздействует на эту самую низкую точку на диаграмме.

Эта сила натяжения тянется к обоим концам проволоки и проходит вдоль нее, так что мы сейчас протянем ее. Эти две стрелки обозначают наше натяжение в проволоке, и мы назовем их заглавной, чтобы обозначить натяжение.

Теперь мы снова знаем, что все эти силы уравновешиваются, что означает, что если мы разделим наши стрелки натяжения на их горизонтальную и вертикальную составляющие, используя пунктирные линии, то в сумме вертикальные части нашей силы натяжения будут идеально уравновешивать силу веса птицы. действуя вниз. И горизонтальные части наших сил натяжения тянутся в противоположных направлениях и полностью компенсируют друг друга, так что проволока остается неподвижной.

Это означает, что мы можем написать уравнение баланса сил, основанное на втором законе Ньютона.Помните, что второй закон гласит, что результирующая сила, действующая на объект, равна массе этого объекта, умноженной на его ускорение. В этом случае наше ускорение равно нулю, что означает, что силы, действующие на эту самую медленную точку провода, уравновешиваются, как мы уже говорили ранее, а второй закон Ньютона - это способ математически показать, почему это так.

Теперь, работая над нашей диаграммой свободного тела, вы можете задаться вопросом, где 𝜃 на этой диаграмме? И это отличный вопрос. 𝜃 действительно выглядит как угол между нашими векторами натяжения и нашими горизонтальными пунктирными линиями.Это угол 𝜃, тот же 𝜃, который, если мы посмотрим на нашу исходную схему, появится по обе стороны от телефонного провода.

Итак, давайте запишем уравнение баланса сил в вертикальном направлении для нашей диаграммы свободного тела. Итак, у нас есть сила натяжения, вертикальная составляющая которой действует вверх, которую мы назовем положительным направлением. И эта сила натяжения, которая является вертикальной, равна 𝑇, заглавной, натяжению проволоки, умноженному на грех.

Теперь это справедливо для каждой из сил натяжения, действующих на нашу самую нижнюю точку провода, но вы видите, что у нас их две.Фактически, общая вертикальная сила, которая действует вверх, в два раза больше sin 𝜃.

И снова это потому, что у нас есть силы натяжения, которые тянут вверх влево и вправо, воздействуя на эту самую нижнюю точку провода. Другая действующая вертикальная сила - это сила веса птицы, действующая в отрицательном направлении, поэтому мы запишем это вместо вертикальной силы.

А теперь вопрос, чему все это равняется? Если взглянуть на второй закон и снова убедиться, что птица и нижняя часть провода не ускоряются, мы знаем, что эти вертикальные силы нейтрализуют друг друга; Другими словами, вычитание силы веса из удвоенного натяжения sin 𝜃 равно нулю.

Теперь давайте вернемся к нашему вопросу, который спрашивал о напряжении для данного значения 𝜃. Теперь, раз уж это то, что нам нужно, давайте изменим это уравнение вертикальных сил, чтобы найти заглавную, натяжение в проволоке.

И для этого давайте сначала освободим место в правой части экрана. Хорошо, поехали. Мы снова изолируем заглавную букву в нашем уравнении вертикальных сил, потому что мы хотим найти ее, поэтому давайте начнем с добавления 𝑊 sub 𝑏, силы веса птицы, к обеим сторонам.

Мы видим, что этот член сокращается в левой части нашего уравнения. И если мы теперь разделим обе части на два синуса, то, когда мы снова посмотрим на нашу левую часть нашего уравнения, мы увидим, что двойки сокращаются так же, как и грех, оставляя нас с уравнением, которое говорит заглавная, натяжение проволоки, равно силе веса птицы, 𝑊 sub 𝑏, деленной на два синуса.

Теперь мы можем пойти еще дальше, потому что мы знаем, что sub, сила веса птицы, равна массе птицы, умноженной на 𝑔, ускорение свободного падения.Итак, мы видим, что натяжение проволоки равно массе птицы, умноженной на силу тяжести, деленной на два синуса.

Теперь мы готовы вернуться к значениям 𝜃, для которых мы хотим найти 𝑇, напряжение. Напомним, что эти значения были: равно 5,0 градуса, а 𝜃 равно 0,50 градуса. Итак, сначала давайте решим натяжение, когда 𝜃 равно 5,0 градусам.

Так как 𝑇 является функцией, мы запишем это как 𝑇, равное 5,0 градусам, как это. И это равняется массе нашей птицы, 26 граммов или 0.26 килограммов, умноженных на, 9,8 метра на секунду в квадрате, все делят на два, умноженные на синус 5,0 градусов.

Теперь, глядя на это уравнение, вы можете задаться вопросом, почему мы потрудились преобразовать нашу массу из 26 граммов в килограммы? И причина, по которой мы это сделали, заключается в том, что мы ищем ответ в единицах ньютонов, а базовые единицы ньютонов действительно являются килограммами-метрами в секунду в квадрате. Поэтому, чтобы получить ответ в знакомых единицах, мы пошли дальше и преобразовали нашу массу из граммов в килограммы.

Теперь, когда мы вводим это уравнение в наш калькулятор, мы получаем результат 1,5 ньютона. У нас есть две значащие цифры, потому что это количество значащих цифр нашей исходной данной массы. Это натяжение проволоки, когда 𝜃 равно 5,0 градусам.

Теперь перейдем к следующему и последнему значению 𝜃, 0,50 градуса. Теперь с этим значением 𝜃 наше уравнение для натяжения снова представляет собой массу птицы в килограммах, умноженную на 𝑔, деленную на два раза синус 0,50 градуса.

А теперь, прежде чем мы введем эти числа в наш калькулятор, что вы думаете? Будет ли это больше или меньше натяжения, когда 𝜃 равно 5,0 градусам? Хорошо глядя на нашу диаграмму, когда 𝜃 становится меньше, может показаться, что проволока более натянута, и та же самая масса птицы, давящей на нее, будет меньше отклонять ее, поэтому можно ожидать, что натяжение проволоки будет выше. для меньшего угла 𝜃, так что давайте посмотрим.

Когда мы вводим эти значения в наш калькулятор, мы обнаруживаем, что натяжение при 𝜃 равно 0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *