Klocek: cztery siły, a nie pięć

Rozwiązanie

Wybieramy klocek jako badane ciało

Na liście są cztery oddziaływania: przyciąganie Ziemi, normalna reakcja stołu, ciągnięcie i tarcie. Nie dodajemy siły klocka na stół, bo działa na inne ciało. Ciężkość 3·10=30 N i reakcja 30 N równoważą się przy zerowym przyspieszeniu pionowym.

Skala i obliczenie

1 cm na 10 N daje pionowe strzałki po 3 cm, poziome 0,8 cm w prawo i 0,2 cm w lewo. Wypadkowa pozioma 8−2=6 N daje a=6/3=2 m/s² w prawo. Jej strzałkę można narysować osobno jako zastępstwo sumy.

Wynik

Strzałki ciężkości i reakcji mają po 3 cm: odpowiednio 30 N w dół od Ziemi i 30 N w górę od stołu. Siła ciągnąca ma długość 0,8 cm w prawo, tarcie 0,2 cm w lewo. Wypadkowa wynosi 6 N w prawo, więc a=6/3=2\,\mathrm{m/s^2}. Cztery strzałki odpowiadają czterem oddziaływaniom. Dodatkowa strzałka „6 N” na tej samej liście podwoiłaby wpływ poziomy.

Kontrola modelu

Dopisanie 6 N do tej samej listy stworzyłoby fikcyjne dodatkowe oddziaływanie i podwoiło przyspieszenie. Każda pierwotna strzałka powinna mieć sprawcę, kierunek i wartość. Wektor prędkości nie należy do diagramu sił, choć można go pokazać osobno dla kontekstu.

Wariant: klocek poruszający się w lewo przy tych samych podanych siłach miałby nadal przyspieszenie w prawo, czyli zwalniałby. Sam kierunek prędkości nie zmienia drugiej zasady Newtona. W realnym opisie należałoby jednak ponownie sprawdzić, czy zadany zwrot tarcia odpowiada temu wariantowi ruchu.

Powiązana teoria

Diagram sił: najpierw wybierz ciało, potem rysuj strzałki

Dalsza lektura

Materiał referencyjny