Un diagramma a corpo libero è una rappresentazione visiva di un oggetto e di tutte le forze esterne che agiscono su di esso, quindi per disegnarne uno dovrai calcolare queste informazioni
Sono molto importanti per lavorare nell'ingegneria o nella risoluzione di problemi di fisica poiché disegnarli ti aiuta a capire cosa sta succedendo in un problema. Un diagramma a corpo libero può essere disegnato molto semplicemente, con quadrati e frecce, oppure puoi renderlo molto più complesso. L'unico requisito è che tu o qualcun altro che lo sta guardando dovresti essere in grado di capire cosa sta dicendo il diagramma.
Un diagramma di corpo libero (FBD) è una rappresentazione di un determinato oggetto che mostra tutte le forze esterne che agiscono su di esso. Gli FBD sono molto utili nella risoluzione dei problemi di ingegneria e fisica.
Passi
Parte 1 di 2: creazione di un FBD di base
Passaggio 1. Identificare il corpo/oggetto di cui si desidera creare un FBD
Esempio: un uomo spinge una scatola da 10 kg su un pavimento ruvido, con un coefficiente di attrito di µ = 0,6, applicando una forza di 20 N. Selezionerai il nostro corpo come scatola
Passaggio 2. Disegna una semplice rappresentazione del corpo
Esempio: crea un quadrato per rappresentare la scatola
Passaggio 3. Pensa a quali forze agiscono sul corpo
Esempio: Questi sono (1) il peso dell'oggetto, (2) la forza di spinta dell'uomo, (3) la forza normale applicata dal pavimento e (4) la forza di attrito dovuta al pavimento ruvido
Passaggio 4. Disegna le forze una per una usando le frecce che indicano la direzione della forza
Inizia sempre con il peso perché tutti gli oggetti hanno un peso.
Esempio: (1) Per il peso, disegna una freccia che punta verso il basso perché il peso è la forza di trazione della gravità terrestre, che è sempre verso il basso
Passaggio 5. Disegna le forze rimanenti
Esempio: (2) Disegna una freccia che segua la direzione della forza di spinta. (3) Disegna una freccia che punta verso l'alto per la forza normale perché dovrebbe essere sempre perpendicolare al pavimento. (4) Disegna una freccia che è opposta alla direzione di movimento della scatola per l'attrito
Passaggio 6. Etichetta correttamente le tue forze e il tuo FBD di base è fatto
Tuttavia, se desideri inserire l'entità delle forze, puoi continuare con i passaggi seguenti.
Parte 2 di 2: aggiunta della grandezza delle forze
Passaggio 1. Aggiungi informazioni sul peso
Il peso dell'oggetto è uguale alla massa dell'oggetto*accelerazione dovuta alla gravità.
- Esempio: W = m*a. L = (10 kg)* (9,81 m/s^2) = 98,1 N. Scrivi questo accanto alla rispettiva freccia.
- Nota: le forze sono misurate in Newton o N.
Passaggio 2. Aggiungere le forze di spinta
L'entità della forza di spinta applicata dall'uomo è data come 20N. Scrivi questo accanto alla rispettiva freccia.
Passaggio 3. Aggiungi la forza normale
La forza normale è uguale alla grandezza del peso che agisce perpendicolarmente al pavimento. In questo caso, tutto il peso agisce perpendicolarmente al pavimento, quindi N e W sono uguali in grandezza. Quindi, N = 98,1 N. Scrivi questo accanto alla rispettiva freccia.
Passaggio 4. Aggiungere la forza di attrito
La forza di attrito è data dalla formula: f=µ*N. Pertanto, f = 0,6*(98,1N) = 58,86N. Scrivi questo accanto alla rispettiva freccia.
