Ein Freikörperdiagramm ist eine visuelle Darstellung eines Objekts und aller darauf wirkenden äußeren Kräfte. Um eines zu zeichnen, müssen Sie diese Informationen berechnen lassen
Sie sind sehr wichtig für die Arbeit in den Bereichen Ingenieurwesen oder Physik, da das Zeichnen Ihnen hilft, zu verstehen, was in einem Problem vor sich geht. Ein Freikörperdiagramm kann sehr einfach mit Quadraten und Pfeilen gezeichnet werden, oder Sie können es viel komplexer gestalten. Die einzige Voraussetzung ist, dass Sie oder jemand anderes, der es betrachtet, in der Lage sein sollte, zu verstehen, was das Diagramm sagt.
Ein Freikörperdiagramm (FUP) ist eine Darstellung eines bestimmten Objekts, die alle darauf wirkenden äußeren Kräfte zeigt. FBDs sind sehr hilfreich bei der Lösung von technischen und physikalischen Problemen.
Schritte
Teil 1 von 2: Erstellen einer einfachen FUP
Schritt 1. Identifizieren Sie den Körper/das Objekt, von dem Sie eine FUP erstellen möchten
Beispiel: Ein Mann schiebt eine 10 kg Kiste auf einem rauen Boden mit einem Reibungskoeffizienten von µ = 0,6 mit einer Kraft von 20 N. Sie wählen unseren Körper aus, um die Kiste zu sein
Schritt 2. Zeichnen Sie eine einfache Darstellung des Körpers
Beispiel: Bilden Sie ein Quadrat, um die Box darzustellen
Schritt 3. Überlegen Sie, welche Kräfte auf den Körper einwirken
Beispiel: Dies sind (1) das Gewicht des Objekts, (2) die Schubkraft des Mannes, (3) die vom Boden aufgebrachte Normalkraft und (4) die Reibungskraft aufgrund des rauen Bodens
Schritt 4. Zeichnen Sie die Kräfte einzeln mit Pfeilen ein, die in die Richtung der Kraft zeigen
Beginnen Sie immer mit dem Gewicht, denn alle Gegenstände haben Gewicht.
Beispiel: (1) Zeichnen Sie für das Gewicht einen nach unten weisenden Pfeil, da das Gewicht die Zugkraft der Erdanziehungskraft ist, die immer nach unten gerichtet ist
Schritt 5. Zeichnen Sie die verbleibenden Kräfte
Beispiel: (2) Zeichnen Sie einen Pfeil, der der Richtung der Schubkraft folgt. (3) Zeichnen Sie einen nach oben zeigenden Pfeil für die Normalkraft, da diese immer senkrecht zum Boden stehen sollte. (4) Zeichne einen Pfeil entgegen der Bewegungsrichtung der Box für die Reibung
Schritt 6. Beschriften Sie Ihre Kräfte richtig und Ihre grundlegende FBD ist fertig
Wenn Sie jedoch die Größe der Kräfte angeben möchten, können Sie mit den folgenden Schritten fortfahren.
Teil 2 von 2: Hinzufügen der Stärke der Kräfte
Schritt 1. Fügen Sie Informationen zum Gewicht hinzu
Das Gewicht des Objekts ist gleich der Masse des Objekts * Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft.
- Beispiel: W = m*a. W = (10kg)*(9,81m/s^2) = 98,1N. Schreiben Sie dies neben den entsprechenden Pfeil.
- Hinweis: Kräfte werden in Newton oder N gemessen.
Schritt 2. Fügen Sie die Schubkräfte hinzu
Die Größe der vom Mann ausgeübten Schubkraft wird mit 20 N angegeben. Schreiben Sie dies neben den entsprechenden Pfeil.
Schritt 3. Fügen Sie die Normalkraft hinzu
Die Normalkraft ist gleich der Größe des senkrecht auf den Boden wirkenden Gewichts. In diesem Fall wirkt das gesamte Gewicht senkrecht zum Boden, daher sind N und W gleich groß. N = 98,1 N. Schreiben Sie dies neben den entsprechenden Pfeil.
Schritt 4. Fügen Sie die Reibungskraft hinzu
Die Reibungskraft ergibt sich aus der Formel: f=µ*N. Daher ist f = 0,6*(98,1 N) = 58,86 N. Schreiben Sie dies neben den entsprechenden Pfeil.
