Obsah
- Krok 1: Stanovte treciu silu
- Krok 2: Stanovte normálnu silu
- Krok 3: Použite pythagorovský teorém na určenie veľkosti celkovej kontaktnej sily
Sila ako fyzikálny koncept je opísaná v Newtonovom druhom zákone, ktorý uvádza, že akcelerácia nastane, keď sila pôsobí na masu. Matematicky to znamená F = ma, hoci je dôležité si uvedomiť, že zrýchlenie a sila sú vektorové veličiny (tj majú veľkosť aj smer v trojrozmernom priestore), zatiaľ čo hmotnosť je skalárna veličina (tj má iba veľkosť). V štandardných jednotkách má sila jednotky Newtonov (N), hmotnosť meranú v kilogramoch (kg) a zrýchlenie sa meria v metroch za sekundu na druhú (m / s)2).
Niektoré sily sú bezdotykové sily, čo znamená, že pôsobia bez toho, aby objekty boli v priamom kontakte s ostatnými. Tieto sily zahŕňajú gravitáciu, elektromagnetickú silu a internukleárne sily. Na druhej strane si prítlačné sily vyžadujú, aby sa predmety navzájom dotýkali, či už na obyčajný okamih (ako je napríklad zasiahnutie lopty a odrazenie sa od steny) alebo na dlhšiu dobu (ako napríklad osoba, ktorá valí pneumatiku do kopca). ,
Vo väčšine nevýhod je prítlačná sila, ktorá pôsobí na pohybujúci sa objekt, súčet vektorov normálnych a trecích síl. Trecia sila pôsobí presne opačne ako smery pohybu, zatiaľ čo normálna sila pôsobí kolmo na tento smer, ak sa predmet pohybuje vzhľadom na gravitáciu vodorovne.
Krok 1: Stanovte treciu silu
Táto sila sa rovná Koeficient trenia μ medzi objektom a povrchom vynásobeným hmotnosťou predmetov, čo je jeho hmotnosť vynásobená gravitáciou. FF = μmg. Nájdite hodnotu μ tak, že ju vyhľadáte v online grafe, ako je napríklad tabuľka na Engineers Edge. Poznámka: Niekedy budete musieť použiť koeficient kinetického trenia a inokedy budete musieť poznať koeficient statického trenia.
Predpokladajme pre tento problém, že FF = 5 Newtonov.
Krok 2: Stanovte normálnu silu
Táto sila, FN, je jednoducho hmotnosť hmoty krát zrýchlenie spôsobené gravitáciou a sínus uhlu medzi smerom pohybu a vertikálnym vektorom g, ktorý má hodnotu 9,8 m / s2, Pre tento problém predpokladajme, že objekt sa pohybuje horizontálne, takže uhol medzi smerom pohybu a gravitáciou je 90 stupňov, ktorý má sínus 1. FN = mg na súčasné účely. (Ak by objekt skĺzol po rampe orientovanej v uhle 30 stupňov k horizontále, normálna sila by bola mg × sin (90 - 30) = mg × sin 60 = mg × 0,866.)
Pre tento problém predpokladajme hmotnosť 10 kg. FN je preto 10 kg x 9,8 m / s2 = 98 Newtonov.
Krok 3: Použite pythagorovský teorém na určenie veľkosti celkovej kontaktnej sily
Ak si predstavujete normálnu silu FN pôsobením nadol a trecou silou FF pri horizontálnom pôsobení je súčet vektorov preponou a dokončí pravouhlý trojuholník spájajúci tieto silové vektory. Jeho veľkosť je teda:
(FN2 + FF2)(1/2) ,
čo je pre tento problém
(152 + 982) (1/2)
= (225 + 9,604)(1/2)
= 99,14 N.