Силата като физическа концепция 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. и двете имат a величина и посока в триизмерното пространство), докато масата е скаларна величина (т.е. има величина само). В стандартни единици силата има единици нютони (N), масата е измерена в килограми (kg), а ускорението се измерва в метри в секунда на квадрат (m / s2).
Някои сили са безконтактни сили, което означава, че те действат, без обектите, които ги изпитват, да са в пряк контакт помежду си. Тези сили включват гравитацията, електромагнитната сила и междуядрените сили. Контактните сили, от друга страна, изискват обектите да се докосват един друг, било то само за миг (като топка, която се удря и отскача от стената) или за продължителен период от време (например човек, който търкаля гума нагоре a хълм).
В повечето контексти контактната сила, упражнявана върху движещ се обект, е векторната сума на нормалните и триещите сили. Фрикционната сила 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 накоефициент на триенеμ между обекта и повърхността, умножена по теглото на обекта, което е неговата маса, умножена по гравитация. Поради това:
F_f = \ mu mg
Намерете стойността на μ, като я потърсите в онлайн диаграма, като тази в Engineer's Edge.Забележка:Понякога ще трябва да използвате коефициента на кинетично триене, а в други случаи 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 масата на обекта, умножена по ускорението, дължащо се на гравитацията по синуса на ъгъла между посоката на движение и вертикалния вектор на гравитацията 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. По този начин Fн = mg за настоящите цели. Ако обектът се плъзгаше надолу по рампа, ориентирана на 30 градуса към хоризонталата, нормалната сила би била:
F_N = mg \ пъти \ sin {(90-30)} = mg \ пъти \ sin {60} = mg \ пъти 0.866
За този проблем обаче приемете маса от 10 кг. Fн следователно е 98 нютона.
Стъпка 3: Приложете теоремата на Питагор, за да определите величината на общата сила на контакт
Ако си представите нормалната сила Fн действащ надолу и силата на триене Fе действайки хоризонтално, векторната сума е хипотенузата, която завършва правоъгълен триъгълник, свързващ тези вектори на сила. По този начин неговата величина е:
\ sqrt {F_N ^ 2 + F_f ^ 2}
което за този проблем е
\ sqrt {15 ^ 2 + 98 ^ 2} = \ sqrt {225 + 9604} = 99,14 \ текст {N}