ไดอะแกรมอิสระคือการแสดงภาพของวัตถุและแรงภายนอกทั้งหมดที่กระทำกับมัน ดังนั้นในการวาดมัน คุณจะต้องมีการคำนวณข้อมูลนี้
สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญมากสำหรับการทำงานในการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมหรือฟิสิกส์ เนื่องจากการวาดภาพจะช่วยให้คุณเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นในปัญหา คุณสามารถวาดไดอะแกรมอิสระได้ง่ายๆ โดยใช้สี่เหลี่ยมและลูกศร หรือทำให้ซับซ้อนยิ่งขึ้นก็ได้ ข้อกำหนดเพียงอย่างเดียวคือคุณหรือคนอื่นที่กำลังดูอยู่ควรจะสามารถเข้าใจสิ่งที่แผนภาพบอกได้
แผนภาพร่างกายอิสระ (FBD) เป็นตัวแทนของวัตถุบางอย่างที่แสดงแรงภายนอกทั้งหมดที่กระทำต่อวัตถุนั้น FBD มีประโยชน์มากในการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมและฟิสิกส์
ขั้นตอน
ส่วนที่ 1 จาก 2: การสร้าง FBD พื้นฐาน
ขั้นตอนที่ 1 ระบุร่างกาย/วัตถุที่คุณต้องการสร้าง FBD
ตัวอย่าง: ชายคนหนึ่งกำลังผลักกล่องขนาด 10 กก. ลงบนพื้นขรุขระ โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสี µ = 0.6 โดยใช้แรง 20 นิวตัน คุณจะเลือกร่างกายของเราให้เป็นกล่อง
ขั้นตอนที่ 2 วาดภาพแทนร่างกายอย่างง่าย
ตัวอย่าง: สร้างสี่เหลี่ยมเพื่อแสดงกล่อง
ขั้นตอนที่ 3 ลองนึกถึงแรงที่กระทำต่อร่างกาย
ตัวอย่าง ได้แก่ (1) น้ำหนักของวัตถุ (2) แรงผลักของมนุษย์ (3) แรงตั้งฉากที่พื้นกระทำ และ (4) แรงเสียดทานอันเนื่องมาจากพื้นขรุขระ
ขั้นตอนที่ 4 วาดแรงทีละตัวโดยใช้ลูกศรชี้ไปยังทิศทางของแรง
เริ่มต้นด้วยน้ำหนักเสมอเพราะวัตถุทั้งหมดมีน้ำหนัก
ตัวอย่าง: (1) สำหรับน้ำหนัก ให้วาดลูกศรชี้ลงเนื่องจากน้ำหนักคือแรงดึงของแรงโน้มถ่วงของโลกซึ่งมักจะลดลงเสมอ
ขั้นตอนที่ 5. วาดกองกำลังที่เหลือ
ตัวอย่าง: (2) วาดลูกศรที่อยู่ตามทิศทางของแรงผลัก (3) ลากลูกศรชี้ขึ้นเพื่อหาแรงตั้งฉาก เพราะต้องตั้งฉากกับพื้นเสมอ (4) วาดลูกศรที่อยู่ตรงข้ามทิศทางการเคลื่อนที่ของกล่องเพื่อหาแรงเสียดทาน
ขั้นตอนที่ 6 ติดฉลากกองกำลังของคุณอย่างถูกต้องและ FBD พื้นฐานของคุณเสร็จสิ้นแล้ว
อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการกำหนดขนาดของกองกำลัง คุณสามารถทำตามขั้นตอนต่อไปนี้ได้
ส่วนที่ 2 จาก 2: การเพิ่มขนาดของกองกำลัง
ขั้นตอนที่ 1. เพิ่มข้อมูลเกี่ยวกับน้ำหนัก
น้ำหนักของวัตถุเท่ากับมวลของวัตถุ*ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง
- ตัวอย่าง: W = m*a W = (10 กก.)*(9.81m/s^2) = 98.1N เขียนสิ่งนี้ข้างลูกศรที่เกี่ยวข้อง
- หมายเหตุ: แรงมีหน่วยวัดเป็นนิวตันหรือนิวตัน
ขั้นตอนที่ 2 เพิ่มแรงผลักดัน
ขนาดของแรงผลักที่มนุษย์ใช้นั้นกำหนดเป็น 20N เขียนสิ่งนี้ข้างลูกศรที่เกี่ยวข้อง
ขั้นตอนที่ 3 เพิ่มแรงตั้งฉาก
แรงตั้งฉากจะเท่ากับขนาดของน้ำหนักที่กระทำในแนวตั้งฉากกับพื้น ในกรณีนี้ น้ำหนักทั้งหมดตั้งฉากกับพื้น ดังนั้น N และ W จึงมีขนาดเท่ากัน ดังนั้น N = 98.1N เขียนสิ่งนี้ข้างลูกศรที่เกี่ยวข้อง
ขั้นตอนที่ 4. เพิ่มแรงเสียดทาน
แรงเสียดทานกำหนดโดยสูตร: f=µ*N ดังนั้น f = 0.6*(98.1N) = 58.86N เขียนสิ่งนี้ข้างลูกศรที่เกี่ยวข้อง
