Name: resolving coplanar force components
Uploaded: 2025-05-22T09:06:02.000Z
Duration: 1 min 25 s
Channel: JoVE

חשבו על אובייקט שעליו פועלים כוחות מרובים. כאשר קווי הפעולה של כוחות אלה נמצאים באותו מישור, המערכת ידועה כמערכת כוח קופלנרית.
כל הכוחות הללו יכולים להיפתר למרכיביהם בהתאמה באמצעות צורה וקטורית קרטזית.
מערכת קופלנרית תהיה בשיווי משקל אם כל רכיב של הכוח המתקבל שווה לאפס והכוח המתקבל על המערכת הוא אפס. אלה נקראות משוואות שיווי משקל עבור מערכת כוחות קופלנרית.
חשבו על תיבה בשיווי משקל המוחזקת על ידי שלושה מיתרים. אומרים שהמערכת היא מערכת כוח קופלנרית מכיוון שהכוחות פועלים במישור אחד.
שני מיתרים יוצרים זווית תטא עם הקרש. כוח המתח בשני מיתרים אלה ידוע.
ניתן לקבוע את עוצמת כוח המתח במיתר השלישי על ידי יישום משוואות שיווי המשקל. פתרון כוחות המתח הידועים למרכיביו מראה כי המרכיבים האופקיים מאזנים זה את זה.
כעת, ניתן לקבוע את המתח במחרוזת השלישית על ידי סידור מחדש של המשוואה עבור רכיבים אנכיים.

<ol>
	<li>היבלר, R.C. (2016). מכניקה הנדסית - סטטיקה ודינמיקה. הובוקן, ניו ג'רזי: אולם פירסון פרנטיס. עמ' 91-92</li>
	<li>מרים, י"ל; Kraige, L.G. ובולטון, J.N. (2020). מכניקה הנדסית - סטטיקה. הובוקן, ניו ג'רזי: ג'ון ווילי. עמ' 58</li>
</ol>

כוחות מישוריים

<div style="direction:rtl">חשבו על אובייקט שעליו פועלים כוחות מרובים. אם קווי הפעולה של כל כוח נמצאים בתוך אותו מישור, המערכת יכולה להיחשב דו מישורית. ניתן להשתמש בצורת הווקטור הקרטזיאנית כדי לפתור כל כוח למרכיביו המתאימים. עבור מערכת קו מישורית, המערכת תהיה בשיווי משקל אם כל מרכיב של הכוח הנוצר שווה לאפס והכוח הנוצר על המערכת הוא אפס. אם סכום הכוחות אינו שווה לאפס, אזי העצם לא יהיה בשיווי משקל ויאיץ בכיוון הכוח הנקי. כדי לפתור בעיות הכרוכות בכוחות מישוריים ובשיווי משקל, יש לזהות את כל הכוחות הפועלים על העצם, יחד עם גדלים וכיוונים שלהם. לאחר מכן ניתן לפתור את הכוחות הללו לתוך רכיבי ה-x וה-y שלהם באמצעות אלגברה וקטורית. משוואות שיווי המשקל משמשות לחישוב הכוחות הלא ידועים ולבדוק אם העצם נמצא בשיווי משקל או לא. חשבו על תיבה במצב של שיווי משקל תלויה בשלושה מיתרים כפי שמוצג באיור <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/14244/14244_PT_Fig_1v2.svg" style="text-align: center; height: 350px;"> זו מערכת קו מישורית מכיוון שהכוחות פועלים במישור יחיד. לשניים מהמיתרים האלכסוניים, המחוברים לקרש, יש זוויות שוות עם הקרש, וכוח המתח בשני המיתרים הללו ידוע. על מנת לקבוע את גודל כוח המתח במיתר האנכי השלישי, ניתן ליישם את משוואות שיווי המשקל. פתרון כוחות המתח הידועים של שני המיתרים למרכיביהם מראה שהרכיבים האופקיים מאזנים זה את זה. לכן, ניתן לקבוע את המתח במיתר השלישי על ידי ארגון מחדש של המשוואה עבור הרכיבים האנכיים. לאחר שנקבע המתח במחרוזת השלישית, ניתן להשתמש במשוואות שיווי המשקל כדי לבדוק שהמערכת אכן נמצאת במצב של שיווי משקל.</div>

חשבו על אובייקט שעליו פועלים כוחות מרובים. אם קווי הפעולה של כל כוח נמצאים באותו מישור, המערכת יכולה להיחשב ...

Education

JoVE Core

Mechanical Engineering

הנדסת מכונות

Unit 1

יחידה 1

Equilibrium of a Particle

שיווי משקל של חלקיק

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחים ומושגים מרכזיים

Coplanar Forces

resolving coplanar force components

Coplanar forces act on an object in the same plane. To analyze this kind of system, each force is resolved into x and y components using Cartesian vector form and vector algebra. This makes it possible to test whether the object is in equilibrium.

A coplanar system is in equilibrium when the resultant force is zero. That means the sum of the forces in each direction must also be zero. If the forces do not balance, the object is not in equilibrium and will accelerate in the direction of the net force.

Solving these problems starts with identifying every force on the object, including its size and direction. The known forces are then broken into horizontal and vertical parts. The equations of equilibrium are used to find unknown forces and to check whether the system is balanced.

One example is a box suspended by three strings in equilibrium. The two diagonal strings make equal angles with the plank, and their tensions are known. Their horizontal components cancel each other, so the third vertical string can be found from the vertical component equation. After the tension is calculated, the equilibrium equations can confirm that the box is still in balance.

Resolving Coplanar Force Components

equilibrium conditions for a particle

Balanced Forces and Torque in Equilibrium

Equilibrium depends on balanced forces and balanced torque. An object in equilibrium is either at rest or moving with a constant velocity. These two cases are called static equilibrium and dynamic equilibrium. Static equilibrium means the object is not moving. Dynamic equilibrium means the object is moving, but its velocity stays constant. In both cases, the forces acting on the object must balance each other. Different forces can add, subtract, or cancel each other out. When the vector sum...

free-body diagram

Free-Body Diagrams for Force Analysis

Free-body diagrams help analyze the forces acting on an object in mechanics. They give a simple picture of a stationary or moving object and show why it moves the way it does. By turning a complex situation into a clear sketch, they make it easier to write the equation needed to solve the problem. To draw a free-body diagram, first choose the object or system you want to study. Then isolate it from its surroundings and draw it as a dot or a simple outline. Add arrows for every important...

steps for free-body diagram

Free-Body Diagram for Two-Block Motion

A free-body diagram helps analyze two-block motion in mechanics. It shows the forces acting on a system so the net force can be found and the acceleration can be calculated. The example in this lesson uses two blocks linked by a massless string over a frictionless pulley. Block 1 moves across a table while block 2 falls under gravity. The two blocks are treated as one isolated system. External forces are then identified and drawn as vector arrows on the diagram. For block 1, the forces...

free-body diagrams: problem solving

Free-Body Diagrams on Inclined Planes

Free-body diagrams help show the forces acting on an object on an inclined plane. A free-body diagram is a simple drawing that focuses only on the object or system being studied. It leaves out extra details so the force problem is easier to analyze and solve. For an example, a 10 kg block is released on a ramp that is 30° to the horizontal. The coefficient of friction is 0.2. The diagram for this block includes the weight from gravity, the normal force, and the frictional force. These are the...

coplanar forces

Coplanar forces act on an object in the same plane. To analyze this kind of system, each force is resolved into x and y components using Cartesian vector form and vector algebra. This makes it possible to test whether the object is in equilibrium. A coplanar system is in equilibrium when the resultant force is zero. That means the sum of the forces in each direction must also be zero. If the forces do not balance, the object is not in equilibrium and will accelerate in the direction of the net...

categories of equilibrium

Types of Equilibrium in Forces

Equilibrium in physics describes how forces act on a body so it stays still or moves at a constant speed. In two-dimensional force systems, equilibrium can be grouped into several categories based on how the forces are arranged. Collinear equilibrium is the simplest case. The forces act along one straight line, so only one force equation is needed in the direction of those forces. The other equations are already satisfied. Coplanar concurrent equilibrium is another category. In this case, all...

key terms and concepts

Learn how coplanar forces are split into x and y components, how equilibrium is tested, and how string tension is found in a three-string system.

Resolving Coplanar Force Components | JoVE K12

JoVE Core Mechanical Engineering offers concise, easy-to-understand animated videos covering key topics such as equilibrium, forces, truss analysis, and structural mechanics. Explore their real-world applications, and witness these concepts in action through scientist-led experiments.

mechanical engineering

Resolving Coplanar Force Components

Description

Transcript