Biểu đồ vật thể tự do là một biểu diễn trực quan của một vật thể và tất cả các lực bên ngoài tác động lên nó, vì vậy để vẽ một vật thể, bạn sẽ phải tính toán thông tin này
Chúng rất quan trọng để làm việc trong lĩnh vực kỹ thuật hoặc giải quyết vấn đề vật lý vì việc vẽ chúng sẽ giúp bạn hiểu những gì đang xảy ra trong một vấn đề. Một sơ đồ thân tự do có thể được vẽ rất đơn giản, với các hình vuông và mũi tên, hoặc bạn có thể làm cho nó phức tạp hơn nhiều. Yêu cầu duy nhất là bạn hoặc người khác nhìn vào nó phải có thể hiểu được sơ đồ đang nói gì.
Biểu đồ vật thể tự do (FBD) là một hình biểu diễn của một vật thể nhất định thể hiện tất cả các ngoại lực tác dụng lên nó. FBD rất hữu ích trong việc giải quyết vấn đề kỹ thuật và vật lý.
Các bước
Phần 1/2: Tạo FBD cơ bản
Bước 1. Xác định phần thân / đối tượng mà bạn muốn tạo FBD
Ví dụ: Một người đàn ông đang đẩy một chiếc hộp có khối lượng 10kg trên mặt sàn gồ ghề, có hệ số ma sát µ = 0,6 thì tác dụng một lực 20N. Bạn sẽ chọn cơ thể của chúng tôi để làm hộp
Bước 2. Vẽ một hình biểu diễn đơn giản của cơ thể
Ví dụ: Hãy tạo một hình vuông để biểu diễn hình hộp
Bước 3. Suy nghĩ về những lực nào đang tác dụng lên cơ thể
Ví dụ: Đó là (1) trọng lượng của vật, (2) lực đẩy của người đàn ông, (3) lực pháp tuyến do sàn tác dụng, và (4) lực ma sát do sàn gồ ghề
Bước 4. Vẽ lần lượt các lực bằng cách sử dụng các mũi tên chỉ vào hướng của lực
Luôn bắt đầu với trọng lượng vì mọi vật đều có trọng lượng.
Ví dụ: (1) Đối với quả cân, vẽ mũi tên hướng xuống dưới vì quả nặng là lực kéo của trọng lực trái đất luôn hướng xuống dưới
Bước 5. Vẽ các lực còn lại
Ví dụ: (2) Vẽ mũi tên hướng theo chiều của lực đẩy. (3) Vẽ một mũi tên hướng lên trên đối với lực pháp tuyến vì nó phải luôn vuông góc với mặt sàn. (4) Vẽ mũi tên ngược chiều chuyển động của hộp đối với lực ma sát
Bước 6. Gắn nhãn lực lượng của bạn đúng cách và FBD cơ bản của bạn đã hoàn thành
Tuy nhiên, nếu bạn muốn đặt độ lớn của các lực, bạn có thể tiếp tục các bước sau.
Phần 2 của 2: Thêm tầm quan trọng của các lực lượng
Bước 1. Thêm thông tin về trọng lượng
Khối lượng của vật bằng khối lượng của vật * gia tốc do trọng trường.
- Ví dụ: W = m * a. W = (10kg) * (9,81m / s ^ 2) = 98,1N. Viết cái này bên cạnh mũi tên tương ứng của nó.
- Lưu ý: Các lực được đo bằng Newton hoặc N.
Bước 2. Thêm lực đẩy
Độ lớn của lực đẩy do người đàn ông tác dụng là 20N. Viết cái này bên cạnh mũi tên tương ứng của nó.
Bước 3. Thêm lực bình thường
Lực pháp tuyến bằng độ lớn của quả nặng tác dụng vuông góc với mặt sàn. Trong trường hợp này, toàn bộ trọng lượng tác dụng vuông góc với sàn, do đó N và W có độ lớn bằng nhau. Vậy, N = 98,1N. Viết cái này bên cạnh mũi tên tương ứng của nó.
Bước 4. Thêm lực ma sát
Lực ma sát được cho bởi công thức: f = µ * N. Do đó, f = 0,6 * (98,1N) = 58,86N. Viết cái này bên cạnh mũi tên tương ứng của nó.
