Diagrami sil

Simulaciji potiskamo po tleh klado z maso 8.0 kg (položaj je podan v centimetrih in čas v sekundah). Med premikanjem prikazujemo več možnih diagramov s komponentami sil x in y. Za vsako komponento je točen le eden od treh diagramov. Ponovni zagon.

Poglejmo na gibanje klade po kliku na gumb "predvajaj". Kako s pomočjo sil analiziramo premikanje klade? No, najprej narišemo telo in smeri sil. Taki sliki pravimo diagram sil. Najprej analiziramo sile v smeri x in nato še sile v smeri y.

Poglejmo sile v smeri x (Diagram x). Katere sile delujejo? Kako so velike? Kako to vemo? Klikni na posamezne diagrame za smer x. Kateri je pravilen? Pogosto poznamo vse sile, ki delujejo, tu pa poznamo le  silo potiskanja, prikazano v  Diagramu 1x. Je to edina sila, ki deluje v smeri x? Drugi Newtonov zakon pravi, da sila na telo pomeni, da telo pospešuje (hitrost telesa se spreminja). Se hitrost klade spreminja? Ne! To lahko ugotovimo bodisi z opazovanjem gibanja klade bodisi z računanjem hitrosti in spoznanjem, da se ta ne spreminja. Torej mora delovati še ena sila, to je sila trenja, ki se gibanju upira. To spoznanje izloči primera Diagram 1x in Diagram 3x, saj kažeta le eno silo. Druga sila ne le da nasprotuje gibanju, biti mora povsem enaka sili, ki klado potiska.  Zato je nepravilen tudi primer Diagram 2x.  Zato Diagram 4x kaže pravilen diagram  za sile, ki delujejo v smeri x. (Silo trenja bomo obravnavali v poglavju 5)

Poglejmo sedaj sile v smeri y (Diagram y). Katere sile delujejo? Kako so velike? Kako to vemo? Klikni na posamezne diagrame za smer y. Kateri je pravilen? Pogosto poznamo vse sile, ki delujejo, tu pa poznamo le težo, kar je prikazano v primeru Diagram 1y. Ali je to edina sila, ki deluje v smeri y? Ker klada v smeri y nima pospeška, mora delovati še kakšna druga sila. To izločita primera Diagram 1y in Diagram 2y, saj kažeta le eno silo. Sila, ki manjka, je takoimenovana normalna sila (sila mize, ki deluje na klado), ki se upira teži. Normalna sila se ne le upira gibanju v smeri y, pač pa je povsem enaka sili teže (teži telesa). To izloči še primer Diagram 3y. Primer Diagram 4y ponazarja pravilni diagram  za sile, ki delujejo v smeri y. Normalna sila ni vedno enaka teži.  Če bi imeli pospešek v smeri y ali pa bi bila klada na klancu, se normalna sila ne bi ujemala s težo.

Če bi hoteli rešiti celoten problem, bi morali narisati v diagram vse sile. Analizo smo opravili tako, da smo gibanje razstavili na komponente. Kako bi torej moral izgledati popoln diagram sil? Animacija s popolnim diagramom sil kaže kombinacijo vseh sil tako v smeri x kot y.