Vsebina
- 1. korak: Določite silo trenja
- 2. korak: določite normalno silo
- 3. korak: Uporabite pitagorejski izrek za določitev velikosti celotne kontaktne sile
Sila kot koncept fizike opisuje drugi zakon Newtona, ki pravi, da pospešek nastane, ko sila deluje na maso. Matematično to pomeni F = ma, čeprav je pomembno upoštevati, da sta pospešek in sila vektorske količine (tj. Da imajo v tridimenzionalnem prostoru velikost in smer), medtem ko je masa skalarna količina (tj. samo velikost). V standardnih enotah ima sila enote Newtonov (N), masa izmerjena v kilogramih (kg), pospešek pa se meri v metrih na sekundo na kvadrat (m / s)2).
Nekatere sile so brezkontaktne sile, kar pomeni, da delujejo, ne da bi bili predmeti v neposrednem stiku. Te sile vključujejo gravitacijo, elektromagnetno silo in mednuklearne sile. Po drugi strani kontaktne sile zahtevajo, da se predmeti dotikajo drug drugega, pa naj bo to le za trenutek (na primer žoga, ki udarja in se odbija od stene) ali v daljšem obdobju (na primer človek, ki koči gumo po hribu) .
V večini slabosti je kontaktna sila, ki deluje na premikajoči se predmet, vektorska vsota normalnih in trenih sil. Sila trenja deluje ravno nasprotno od smeri gibanja, medtem ko normalna sila deluje pravokotno na to smer, če se predmet giblje vodoravno glede na težo.
1. korak: Določite silo trenja
Ta sila je enaka koeficient trenja μ med objektom in površino, pomnoženo s težo predmetov, ki je njegova masa, pomnožena z gravitacijo. Tako Ff = μmg. Poiščite vrednost μ tako, da jo poiščete v spletnem grafikonu, kot je tisti na Engineers Edge. Opomba: Včasih boste morali uporabiti koeficient kinetičnega trenja, drugi čas pa boste morali poznati koeficient statičnega trenja.
Za to težavo predpostavimo, da Ff = 5 Newtonov.
2. korak: določite normalno silo
Ta sila, FN, je preprosto, da se predmeti množijo s časom pospeška zaradi gravitacije krat sinusa kota med smerjo gibanja in vertikalnim gravitacijskim vektorjem g, ki ima vrednost 9,8 m / s2. Za to težavo predpostavimo, da se predmet premika vodoravno, zato je kot med smerjo gibanja in gravitacijo kot 90 stopinj, ki ima sinus 1. Tako FN = mg za sedanje namene. (Če bi objekt drseli navzdol po ploščadi, usmerjeni na 30 stopinj proti vodoravni, bi bila normalna sila mg × sin (90 - 30) = mg × sin 60 = mg × 0,866.)
Za to težavo predpostavite maso 10 kg. FN je torej 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 Newtonov.
3. korak: Uporabite pitagorejski izrek za določitev velikosti celotne kontaktne sile
Če slikate normalno silo FN ki deluje navzdol in sila trenja Ff deluje vodoravno, vektorska vsota je hipotenuza, ki zaključi pravi trikotnik, ki se pridruži tem vektorjem sil. Njegova velikost je torej:
(FN2 + Ff2)(1/2) ,
ki za to težavo
(152 + 982) (1/2)
= (225 + 9,604)(1/2)
= 99,14 N.