Съдържание
- Стъпка 1: Определете силата на триене
- Стъпка 2: Определете нормалната сила
- Стъпка 3: Прилагайте Питагоровата теорема, за да определите величината на общата контактна сила
Силата като концепция за физика е описана от втория закон на Нютон, който гласи, че ускорението се получава, когато сила действа върху маса. Математически това означава F = ma, въпреки че е важно да се отбележи, че ускорението и силата са векторни величини (т.е. те имат както величина, така и посока в триизмерното пространство), докато масата е скаларно количество (т.е. има само по величина). В стандартните единици силата има единици нютони (N), масата е измерена в килограми (кг), а ускорението се измерва в метри в секунда в квадрат (m / s)2).
Някои сили са безконтактни сили, което означава, че те действат без преживяните предмети да са в пряк контакт помежду си. Тези сили включват гравитация, електромагнитна сила и междуядрени сили. Контактните сили, от друга страна, изискват обектите да се допират един до друг, било то само за миг (като топка, удряща и отскачаща от стена) или за продължителен период (например човек, който търкаля гума нагоре по хълма) ,
В повечето минуси контактната сила, упражнена върху движещ се обект, е векторната сума от нормални и сили на триене. Силата на триене действа точно противоположно на посоките на движение, докато нормалната сила действа перпендикулярно на тази посока, ако обектът се движи хоризонтално по отношение на гравитацията.
Стъпка 1: Определете силата на триене
Тази сила е равна на коефициент на триене μ между обекта и повърхността, умножено по теглото на предметите, което е неговата маса, умножена по тежестта. Така Fе = μmg. Намерете стойността на μ, като я потърсите в онлайн диаграма, като тази в Engineers Edge. Забележка: Понякога ще трябва да използвате коефициента на кинетично триене, а в други моменти ще трябва да знаете коефициента на статично триене.
Да приемем за този проблем, че Fе = 5 нютона.
Стъпка 2: Определете нормалната сила
Тази сила, Fн, е просто предметите маса пъти ускорение, дължащо се на гравитацията кратна на синуса на ъгъла между посоката на движение и вертикалния вектор на гравитация g, който има стойност 9,8 m / s2, За този проблем приемете, че обектът се движи хоризонтално, така че ъгълът между посоката на движение и гравитацията е 90 градуса, което има синус 1. Така Fн = mg за настоящите цели. (Ако обектът се плъзгаше надолу по рампа, ориентирана на 30 градуса спрямо хоризонталата, нормалната сила би била mg × sin (90 - 30) = mg × sin 60 = mg × 0,866.)
За този проблем приемете маса от 10 кг. Fн следователно е 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 нютона.
Стъпка 3: Прилагайте Питагоровата теорема, за да определите величината на общата контактна сила
Ако представите нормалната сила Fн действаща надолу и силата на триене Fе действайки хоризонтално, векторната сума е хипотенузата завършва десен триъгълник, свързващ тези вектори на сила. Следователно неговата величина е:
(Fн2 + Fе2)(1/2) ,
което за този проблем е
(152 + 982) (1/2)
= (225 + 9,604)(1/2)
= 99,14 N.