نمودار جسم ازاد

نمودار جسم آزاد. نمودار جسم آزاد یا دیاگرام جسم آزاد یا نمودار نیرو ( free body diagram ) ، عبارت است از یک نماد تصویری که معمولاً جهت تحلیل نیروهای واردشده بر جسم مورد نظر، توسط فیزیکدانان و مهندسان به کار می رود. یک دیاگرام جسم آزاد، همه انواع نیروهای وارده بر این جسم را نمایش می دهد. رسم چنین نموداری، موجب ساده شدن حل نیروهای ناشناخته یا معادلات حرکت یک جسم می شود. کشیدن دیاگرام جسم آزاد، درک مفهوم نیروها و گشتاورهای مرتبط با هم را آسان کرده و تصور مناسبی از این نیروها را ارائه می دهد تا به وسیله این مفاهیم، بتوان راه حل مسئله را پیدا کرد. این نمودار، همچنین به عنوان ابزاری جهت شناخت نیروهای داخلی ( برای مثال، نیروهای برشی و گشتاورهای خمشی یک تیر ) یک سازه به کار می رود.
یک نمودار جسم آزاد، در درجه اول شامل طرح ساده ای از جسم مورد نظر و بردارهای نماینده نیروهای اعمال شده به جسم است. انتخاب جسم مورد نظر، می تواند نخستین تصمیم مهم در روند حل مسئله باشد. به عنوان نمونه، برای پیدا کردن نیروهای وارده به مفصل یک انبردست ساده، رسم دیاگرام جسم آزاد یکی از اهرم های آن، به جای رسم دیاگرام کل سیستم، کافی است.
در رسم شکل جسم آزاد، تنها جزئیاتی که ضروری هستند، کشیده می شود. غالبا، یک شکل اجمالی از جسم، کفایت می کند. بسته به نوع تحلیل و نمونه مورد نظر، تنها رسم یک نقطه، می تواند مناسب باشد. در صورتی که دوران جسم یا گشتاور، مورد نظر باشد، بهتر است خود شکل جسم رسم شود. نمودار جسم آزاد، به این دلیل اینگونه نامگذاری شده است که دیاگرام، جسم را از سایر اجسامی که به آن نیرو وارد می کنند، آزاد کرده است. همچنین نمودار، بر روی یک جسم معین مترکز شده است. رسم دیاگرام جسم آزاد اجسام مجاور، در همان شکل نیز می تواند برای در نظر گرفتن اجسام درگیر، لازم باشد.
تمام اتصالات و قیدهای خارجی و نیروهای جسم به وسیله بردارهایی که نامگذاری شده اند، نشان داده می شوند. این بردارها، جهت و اندازه نیروهای مختلف را نشان می دهند. در حد امکان، باید نقطه اثر نیروها توسط پیکان ها نشان داده شوند.
تنها باید نیروهایی را که بر جسم اعمال می شوند، مشخص کرد. این نیروها می توانند شامل اصطکاک، گرانش، نیروی نرمال، پسار، کشش یا نیروی انسان ناشی از هل دادن یا کشیدن باشد. در یک دستگاه مرجع غیرلخت، شبه نیروهایی همچون نیروی گریز از مرکز، مناسب هستند.