Negatiewe spanning: wat, hoekom, wanneer, voorbeelde, hoe om te vind


In hierdie artikel sal ons bespreek wat negatiewe spanning is, wanneer dit in die prentjie kom, en hoe om dit te vind saam met voorbeelde.

Die negatiewe spanning kom in die daad as die spanningskrag oor die tou minder is as die gewig van die massa wat daaraan geheg is. Dit is ook waar, dat die spanning oor die tou inwerk, wat aksie-reaksie-paar maak, so as ons positiewe spanning in die positiewe as oorweeg, dan moet die spanning in die teenoorgestelde rigting 'n negatiewe spanning wees.

Wat is negatiewe spanning?

Die spanning word oral oor die veer, tou of snare uitgeoefen en wissel na gelang van die massa, posisie en tipe kragte wat op die voorwerp wat daaraan geheg is, ervaar word.

As die invloed van die spanning van die tou op die voorwerp minder is in vergelyking met die gewig van die voorwerp waaraan die tou geheg is, dit is W>T, dan is die spanning op die tou negatief.

Kom ons verstaan ​​'n geldige voorwaarde vir spanning om negatief te wees en hoe dit verskil van die ander voorbeelde. Positiewe spanning handel presies teenoor die gewig van die voorwerp wat daaraan geheg is as die voorwerp op 'n punt vasgemaak is.

Beskou 'n voorwerp met massa 'm' wat aan 'n tou geheg is. 'n Krag as gevolg van die gewig van die massa werk afwaarts en dus werk die spanning op die tou opwaarts oor die tou.

Gratis liggaamsdiagram

Die netto krag op die voorwerp is

F=T-mg

'n Krag as gevolg van gewig werk in 'n negatiewe y-rigting, vandaar die negatiewe teken.

Nou is die versnelling van die voorwerp ook in die negatiewe y-rigting aangesien die voorwerp afwaarts versnel.

Daarom het ons,

-ma=T-mg

Daarom is die spanning in die tou

T=mg-ma

T=m(ga)

Uit die bostaande vergelyking kan ons sê dat die spanning negatief is as a>g. Maar dit is nie 'n geldige saak nie. Kom ons kyk verder in hierdie artikel in watter situasies ons negatiewe spanning kan vind.

Lees meer oor Spanning tussen twee blokke: verskeie entiteite en probleemvoorbeelde.

Wanneer spanning negatief is?

Die spanning word op die tou opgelê in die rigting teenoor die krag wat inwerk as gevolg van die gewig van die voorwerp.

Die negatiewe spanning kan beskou word as die versnelling van die voorwerp as gevolg van drukkrag, 'n toestand waar die gewig van die voorwerp en die spanning, beide in dieselfde rigting uitgeoefen word.

Die spanning sal negatief wees in die volgende drie gevalle wat ons hieronder gaan bespreek.

Geval 1: Wanneer 'n liggaam afwaarts versnel

Beskou 'n voorwerp met massa 'm' wat aan 'n tou geheg is wat afwaarts versnel. Die spanning op die tou werk ook in die negatiewe y-as rigting.

negatiewe spanning
Vryliggaamdiagram

Die kragvergelyking vir die bostaande diagram is

F=-T-mg

-ma=-T-mg

T=m(ag)

As 'n

Dan T=-ve of T=-mg

Geval 2: Wanneer 'n liggaam opwaarts versnel

Beskou 'n voorwerp met massa 'm' wat opwaarts versnel. Die spanning op die tou werk ook afwaarts.

negatiewe spanning
Vryliggaamdiagram

Die kragvergelyking vir die bostaande diagram is

F=-T-mg

ma=-T-mg

T=-m(a+g)

Hier, in hierdie geval, is die spanning duidelik negatief.

Geval 3: 'n Voorwerp in 'n vertikale as met nulversnelling

Oorweeg 'n voorwerp wat in die vertikale as versnel met behulp van 'n tou. Die voorwerp sal sentripetale krag ervaar. Kom ons teken 'n vryliggaamdiagram daarvoor.

negatiewe spanning
Vryliggaamdiagram

Die krag ervaar op die voorwerp in 'n sentripetale beweging is F=mv2/r wat gelyk is aan die spanning op die tou as krag as gevolg van gewig afwesig is.

Op 'n sekere punt tydens die draai word die voorwerp swaarder gevoel, gedurende daardie tyd is die spanning in 'n tou gelyk aan die som van die sentripetale krag wat op die voorwerp inwerk en die gewig van die voorwerp. Op 'n sekere punt voel die voorwerp ligter dit is wanneer die spanning na buite inwerk, dus word die kragvergelyking

F=T+mgSinθ

mv2/r=T+mgSinθ

Dus, die vergelyking vir spanning word,

T=mv2/r-mgSinθ

'n Spanning is negatief as v=0 en θ=900, dit wil sê die versnellende voorwerp stop teen 90 grade hoek.

Lees meer oor Hoe om spanning in 'n snaar te bereken: Uitputtende insigte.

Kan spanning negatief wees?

'n Spanning is positief wanneer die krag toegepas word om die voorwerp met behulp van 'n tou of tou te trek.

As in plaas van te trek, 'n drukkrag toegepas word, dan kan die spanning op die tou negatief wees. Dit kan ook 'n geval wees wanneer die sterkte van die spanning op die tou minder is in vergelyking met die gewig wat daaraan geheg is.

Dit word ook gekategoriseer as die drukkrag op die tou. Maar tou of tou kan nie saamgepers word nie; net die veer kan saamgepers word. Dus, by die toepassing van die drukkrag, is die spanning op die veer negatief.

Lees meer oor Is spanning 'n konserwatiewe krag: Uitputtende Insig.

Hoe om negatiewe spanning te vind?

Negatiewe spanning is bloot 'n kompressie krag en werk altyd in die rigting van die gewig van die voorwerp.

Die negatiewe spanning in die veer kan bereken word deur die netto krag wat op die voorwerp uitgeoefen word te meet en dan die versnelling van die voorwerp as gevolg van krag te vind.

Kom ons verstaan ​​hoe om die negatiewe spanning te bereken deur die probleem wat hieronder gegee word op te los.

Probleem: 'n Voorwerp met 'n massa van 200 gram wat aan 'n veer geheg is, word saamgepers, waardeur gevind word dat die versnelling van die voorwerp 1m/s is. Vind die spanning in die tou.

Gegee: m=200 gram = 0.2kg

a=1m/s

g=9.8m/s2

Kom ons teken eers 'n vryliggaamdiagram daarvoor.

Vryliggaamdiagram

Skryf nou die kragvergelyking.

F=-T-mg

Die versnelling van die voorwerp is dus in die negatiewe y-asvlak

-ma=-T-mg

Daarom is die spanning op die veer gelyk aan

T=ma-mg

T=m(ag)

Vervang nou die gegewe waardes

T=0.2kg*(1-9.8)m/s2

T=0.2kg*(-8.8)m/s2

T=-1.76N

Die spanning op die takkie is -1.76N.

Lees meer oor Hoe om normale krag met spanning te vind: verskeie benaderings en probleemvoorbeelde.

Voorbeelde van negatiewe spanning

Daar is verskeie voorbeelde van die negatiewe spanning wat ons dikwels teëkom. Kom ons oordink 'n paar voorbeelde.

Verdrinking van Bolt in die Water

Oorweeg 'n bout wat vasgemaak is aan 'n loopvlak wat in 'n glas water laat val is. Die molekulêre digtheid van die bout is meer as die water, die bout sal in die water onderdompel wat versnel tot by die onderkant van die glas.

Bolt in 'n water

As ons die kragvergelyking vir spanning skryf, dan het ons

F=-T-mg

T=-F-mg

Die versnelling van die bout is afwaarts, dus,

T=-(-ma)-mg

T=m(ag)

As die massa van die bout 4 gram is, en die versnelling is 0.03m/s2, dan is spanning op die loopvlak

T=4*10-3kg* (0.03-9.8)m/s2

T=4*10-3kg* (-9.77)m/s2

T=-0.039N

Die spanning op die loopvlak is -0.039 Newton.

Lantern wat aan die haak hang met tou los skielik en val af

Wanneer die tou van die lantern losgemaak word, is die gewig van die lantern groter as die spanning oor die tou, en dus versnel die lantern afwaarts.

Springskoene of Springskoene

Hierdie skoene het 'n veer onder die skoene of 'n uitsmyter. Wanneer die liggaamsgewig op die skoen val, druk dit saam. Hierdie keer versnel die liggaam min afwaarts, en die spanning wat op die veer toegepas word, werk ook afwaarts. Wel, as gevolg van die potensiële energieophoping in die lente en as gevolg van sy elastiese aard herwin dit sy vorm. Daarom word die veer in skoene gebruik om hoër te spring.

'n Leer op die Helikopter

Stel jou voor dat daar geen persoon op laasgenoemde staan ​​nie en die helikopter versnel in die opwaartse rigting. Die spanning kan van toepassing wees op laasgenoemde as gevolg van die lugweerstand. Wel, die versnelling is opwaarts en die spanning is in die negatiewe rigting.

Die massa m=0, dus die kragvergelyking sal wees

F=-T

Dit is T=-ma.

draai

Spanning op 'n massalose tou is altyd nul. Omdat die spanning aan die een kant van die tou uitgekanselleer word deur die gelyke en teenoorgestelde spanning van die ander kant af. Terwyl daar gespring word, word die spanning oor die tou uitgeoefen, maar dit is nie positief nie, want geen trekkrag word op die tou toegepas nie. Die tou ondergaan lugweerstand en die spanning word in die tou geskep as gevolg van sentrifugale krag.

Los 'n kitaar snare

Die spanning op die snare op die kitaar word geskep om die klank te genereer deur die snaar te buig of dit te tokkel. As ons die tou losmaak, sal die spanning op die tou negatief wees.

Ballon wat in die lug sweef

'n Ballon is gevul met heliumgas wat baie lig is en dus vrylik sweef om bo die lug uit te styg. Die digtheid van helium is baie minder in vergelyking met die lugmolekules.

Ballon in die lug

Die ballon ervaar 'n boeikrag wat dit in die opwaartse rigting dra. Die netto krag op die ballon word deur die vergelyking gegee

Fboei=ρ vg=-T-mg

Daarom is spanning gelyk aan

T=-ρvg-mg

T=-(ρ v+m)g

Die spanning op die loopvlak van die ballon is negatief.

Lees meer oor Spanning.

Algemene vrae

Is stres 'n negatiewe spanning?

Spanning word op so 'n manier toegepas dat dit daartoe lei dat twee voorwerpe van mekaar uitmekaargetrek word, en dit word spanningspanning genoem.

Spanspanning word in twee teenoorgestelde rigtings uitgeoefen, wat die voorwerpe van mekaar skei of wegtrek. As die spanning op die x-as inwerk, dan is die spanning in die linkerkant 'n negatiewe spanning.

Waarom is kompressie 'n negatiewe spanning?

Die krag wat toegepas word om die volume of grootte van die voorwerp te verminder, word kompressie genoem.

By kompressie werk die spanning in die negatiewe y-rigting saam met die gewig van die voorwerp, dan kan versnelling in positiewe of negatiewe as wees, die spanning is altyd negatief.

AKSHITA MAPARI

Hallo, ek is Akshita Mapari. Ek het M.Sc. in Fisika. Ek het aan projekte gewerk soos Numeriese modellering van winde en golwe tydens sikloon, Fisika van speelgoed en gemeganiseerde opwindingsmasjiene in pretpark gebaseer op Klassieke Meganika. Ek het 'n kursus oor Arduino gevolg en het 'n paar mini-projekte op Arduino UNO bereik. Ek hou altyd daarvan om nuwe sones op die gebied van wetenskap te verken. Ek glo persoonlik dat leer meer entoesiasties is as dit met kreatiwiteit geleer word. Afgesien hiervan hou ek daarvan om te lees, te reis, op kitaar te tokkel, klippe en lae te identifiseer, fotografie en skaak te speel. Koppel my op LinkedIn - linkedin.com/in/akshita-mapari-b38a68122

Onlangse plasings