Als twee mensen met "10 N" aan hetzelfde touw aan hetzelfde touw trekken, wat is dan de spanning op het touw?

Volgens de derde wet van Newton (… Gelijk en tegenover krachten …), strekt de draad zich uit totdat hij het krapste punt bereikt.

Je kunt je voorstellen dat dit een touwtrekken-spel is met beide partijen zelfs dood.

Omdat we ons concentreren op horizontale krachten, en omdat precies twee horizontale krachten naar binnen trekken tegengestelde vectorrichtingen naar de dezelfde uitgebreid, deze annuleren elkaar uit, zoals hier te zien:

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

Zoals in de vraag staat, zou dat betekenen #T = F_x # (zo #T - F_x = 0 #). Dus, als #F_x = "10 N" #, #T = kleur (blauw) ("10 N") #.

(Bovendien, zelfs als # M # is klein, #bijl# moet daarom zijn # "0 m / s" ^ 2 #.)

Antwoord:

10 N

Uitleg:

Hoewel veel mensen gewoon de krachten van elk uiteinde willen toevoegen om een totale kracht te krijgen, is dit fundamenteel onjuist.

Dit is een toepassing van de derde wet van Newton: "Voor elke actie is er een gelijke en tegenovergestelde reactie." De enige manier waarop iemand aan het ene uiteinde van de string een kracht van 10 N aan het andere uiteinde van de string kan uitoefenen, is aan het andere uiteinde van de string een kracht van 10 N in de tegenovergestelde richting.

Stel dat ik een massa van 1 kg hang van een veerschaal. Dit trekt met een kracht van ongeveer 10 N. Verwijder vervolgens het gewicht en bevestig de veerweger aan een muur. Trek op de schaal totdat deze 1 kg aangeeft. Dat is dezelfde kracht van 10 N die het gewicht (en de zwaartekracht) tijdens het hangen naar beneden uitoefende. Overweeg ten slotte wat er zou gebeuren als je een tweede veerschaal aan de muur en het uiteinde van de snaar op die veerschaal vastmaakte. Als je er één hard genoeg uittrekt om het 1 kg te laten aflezen, zal de veerweg aan de andere kant ook 1 kg tonen. Ze wijzen op gelijke krachten in tegengestelde richtingen.

Antwoord:

10 Newtons

Uitleg:

Neem een willekeurig punt langs de draad, het moet in beide richtingen gelijk worden getrokken. Neem nu de randen die met 10N worden getrokken. Ook zij moeten in balans zijn, daarom heeft de string een spanning van 10N. (Newton's 3e wet)

… Een veel voorkomende misvatting is om 10N tot 10N toe te voegen om 20N te krijgen, maar er is geen reden voor deze fout.