Un diagrama de cos lliure és una representació visual d’un objecte i de totes les forces externes que hi actuen, de manera que per dibuixar-ne un haureu de calcular aquesta informació
Són molt importants per treballar en enginyeria o resolució de problemes de física, ja que dibuixar-los us ajuda a entendre què passa en un problema. Es pot dibuixar un diagrama de cos lliure molt senzill, amb quadrats i fletxes, o bé el podeu fer molt més complex. L'únic requisit és que vosaltres o algú que ho estigui mirant hagueu de poder entendre el que explica el diagrama.
Un diagrama de cos lliure (FBD) és una representació d’un determinat objecte que mostra totes les forces externes que hi actuen. Els FBD són molt útils en la resolució de problemes d’enginyeria i física.
Passos
Part 1 de 2: Creació d'un FBD bàsic
Pas 1. Identifiqueu el cos / objecte del qual voleu fer un FBD
Exemple: un home empeny una caixa de 10 kg sobre un terra rugós, amb un coeficient de fregament de µ = 0,6, aplicant una força de 20N. Seleccionareu el nostre cos per ser el quadre
Pas 2. Dibuixa una representació senzilla del cos
Exemple: fes un quadrat per representar el quadre
Pas 3. Penseu en quines forces actuen sobre el cos
Exemple: són (1) el pes de l’objecte, (2) la força d’empenta de l’home, (3) la força normal aplicada pel sòl i (4) la força de fregament deguda al sòl rugós
Pas 4. Dibuixeu les forces una a una mitjançant fletxes que apunten a la direcció de la força
Comenceu sempre pel pes perquè tots els objectes tenen pes.
Exemple: (1) Per al pes, dibuixeu una fletxa que apunti cap avall perquè el pes és la força de tracció de la gravetat terrestre, que sempre és cap avall
Pas 5. Dibuixa les forces restants
Exemple: (2) Dibuixeu una fletxa que segueixi la direcció de la força d'empenta. (3) Dibuixeu una fletxa apuntant cap amunt per obtenir la força normal perquè sempre ha de ser perpendicular al terra. (4) Dibuixeu una fletxa que sigui oposada a la direcció de moviment de la caixa per al fregament
Pas 6. Etiqueu les vostres forces correctament i el vostre FBD bàsic ja està acabat
No obstant això, si voleu posar la magnitud de les forces, podeu continuar amb els passos següents.
Part 2 de 2: Afegir la magnitud de les forces
Pas 1. Afegiu informació sobre el pes
El pes de l’objecte és igual a la massa de l’acceleració de l’objecte * a causa de la gravetat.
- Exemple: W = m * a. W = (10 kg) * (9,81 m / s ^ 2) = 98,1 N. Escriviu-lo al costat de la fletxa respectiva.
- Nota: les forces es mesuren en Newtons o N.
Pas 2. Afegiu les forces d’empenta
La magnitud de la força d’empenta aplicada per l’home es dóna com a 20N. Escriviu això al costat de la fletxa respectiva.
Pas 3. Afegiu la força normal
La força normal és igual a la magnitud del pes que actua perpendicularment al terra. En aquest cas, tot el pes actua perpendicularment al terra, per tant, N i W tenen una magnitud igual. Per tant, N = 98,1N. Escriviu això al costat de la fletxa respectiva.
Pas 4. Afegiu la força de fregament
La força de fregament ve donada per la fórmula: f = µ * N. Per tant, f = 0,6 * (98,1N) = 58,86N. Escriviu això al costat de la fletxa respectiva.
