Свободное тело

Термин «свободное тело» обычно ассоциируется с движением диаграммы свободного тела — графического устройства, используемого физиками и инженерами. В этом контексте тело называется «свободным», когда оно выделяется из других тел для целей динамического или статического анализа. Объект не обязательно должен быть «свободным» в смысле отсутствия принуждения, и он может находиться, а может и не находиться в состоянии равновесия; скорее, он не зафиксирован на месте и, таким образом, может «свободно» двигаться в ответ на силы и крутящие моменты, которые он может испытывать.

Пример

На рис. 1 показаны слева зеленые, красные и синие виджеты, расположенные друг над другом, и по какой-то причине красный цилиндр оказался объектом интереса. (Может потребоваться, например, вычислить напряжение, которому он подвергается.) Справа красный цилиндр стал свободным телом. На рисунке 2 интерес сместился только к левой половине красного цилиндра, и теперь это свободное тело справа. Пример иллюстрирует контекстную чувствительность термина «свободное тело». Цилиндр может быть частью свободного тела, он может быть свободным телом сам по себе, и, поскольку он состоит из частей, любая из этих частей сама по себе может быть свободным телом.

Рисунки 1 и 2 еще не являются диаграммами свободного тела . На законченной диаграмме свободного тела свободное тело будет показано с действующими на него силами. ^{[ 1 ]}

Свободно падающее тело

Свободное тело следует также отличать от свободно падающего тела . В ньютоновской физике последний термин относится к телу, которое падает под действием чистой гравитации, при этом все остальные силы равны нулю. ^{[ 2 ]} В общей теории относительности Эйнштейна, где гравитация становится кривизной пространства-времени , свободно падающее тело не подвержено никаким силам и представляет собой тело, движущееся по геодезической . ^{[ 3 ]} Свободное тело в контексте этой статьи может не следовать геодезической и подвергаться воздействию всевозможных сил, гравитационных и других.

См. также

Свободная схема тела

Ссылки

^ Эллс, Марк; Ханивелл, Крис (1997). Механика и электричество .
^ Сирс; Земанский; Молодой (1991). Колледж физики .
^ Мартин, Дж.Л. (1996). Общая теория относительности . п. 3. Здесь свободное падение обсуждается в контексте инерциальных наблюдателей.

[1] Эллс, Марк; Ханивелл, Крис (1997). Механика и электричество .

[2] Сирс; Земанский; Молодой (1991). Колледж физики .

[3] Мартин, Дж.Л. (1996). Общая теория относительности . п. 3. Здесь свободное падение обсуждается в контексте инерциальных наблюдателей.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]