Wenn zwei Personen bei "10 N" Kraft an demselben Seil ziehen, wie hoch ist die Spannung am Seil?

Wenn zwei Personen bei "10 N" Kraft an demselben Seil ziehen, wie hoch ist die Spannung am Seil?
Anonim

Nach Newtons drittem Gesetz (… gleich und Gegenteil Kräfte …), dehnt sich die Saite bis zum engsten Punkt aus.

Sie könnten sich vorstellen, dass dies wie ein Tauziehen-Spiel ist, bei dem beide Seiten sogar tot sind.

Da konzentrieren wir uns auf Horizontalkräfte und da genau zwei Horizontalkräfte einziehen entgegengesetzte Vektorrichtungen zum gleich soweit, diese stornieren einander aus, wie hier zu sehen:

#sum F_x = T - F_x = ma_x = 0 #

Wie in der Frage ausgeführt, würde dies das bedeuten #T = F_x # (so #T - F_x = 0 #). Wenn also #F_x = "10 N" #, #T = Farbe (blau) ("10 N") #.

(Auch wenn # m # ist klein, #Axt# muss also sein # "0 m / s" ^ 2 #.)

Antworten:

10 N

Erläuterung:

Während viele Menschen einfach die Kräfte von jedem Ende hinzufügen möchten, um eine Gesamtkraft zu erhalten, ist dies grundsätzlich falsch.

Dies ist eine Anwendung von Newtons drittem Gesetz: "Für jede Aktion gibt es eine gleichwertige und entgegengesetzte Reaktion." Die einzige Möglichkeit, dass jemand an einem Ende der Saite eine Kraft von 10 N am anderen Ende der Saite ausüben kann, besteht darin, dass das andere Ende der Saite eine Kraft von 10 N in die entgegengesetzte Richtung ausübt.

Angenommen, ich hänge eine 1 kg Masse an einer Federwaage auf. Dies zieht mit einer Kraft von ungefähr 10 N. Als nächstes entfernen Sie das Gewicht und befestigen Sie die Federwaage an einer Wand. Ziehen Sie an der Waage bis 1 kg angezeigt wird. Das ist die gleiche Kraft von 10 N, die das Gewicht (und die Schwerkraft) beim Aufhängen nach unten ausübten. Überlegen Sie sich schließlich, was passieren würde, wenn Sie eine zweite Federwaage an der Wand und das Ende der Saite an dieser Federwaage anbringen. Wenn Sie fest genug ziehen, um 1 kg anzuzeigen, zeigt die Federskala am gegenüberliegenden Ende ebenfalls 1 kg. Sie zeigen gleiche Kräfte in entgegengesetzte Richtungen an.

Antworten:

10 Newton

Erläuterung:

Nehmen Sie einen beliebigen Punkt entlang der Schnur. Er muss in beide Richtungen gleichmäßig gezogen werden. Nehmen Sie nun die Kanten, die mit 10N gezogen werden. Auch sie müssen ausbalanciert sein, daher hat die Saite eine Spannung von 10N. (Newtons 3. Gesetz)

Ein übliches Missverständnis besteht darin, 10N zu 10N hinzuzufügen, um 20N zu erhalten, aber es gibt keine Rechtfertigung für diesen Fehler.