बल, एक भौतिकी अवधारणा के रूप में, न्यूटन के दूसरे नियम द्वारा वर्णित है, जिसमें कहा गया है कि जब कोई बल किसी द्रव्यमान पर कार्य करता है तो त्वरण का परिणाम होता है। गणितीय रूप से, इसका अर्थ है:
एफ = मा
हालांकि यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि त्वरण और बल सदिश राशियाँ हैं (अर्थात, उनमें दोनों a. हैं) परिमाण और त्रि-आयामी अंतरिक्ष में एक दिशा) जबकि द्रव्यमान एक अदिश राशि है (अर्थात, इसका परिमाण होता है) केवल)। मानक इकाइयों में, बल में न्यूटन (N) की इकाइयाँ होती हैं, द्रव्यमान किलोग्राम (kg) में मापा जाता है, और त्वरण मीटर प्रति सेकंड वर्ग (m/s) में मापा जाता है2).
कुछ बल गैर-संपर्क बल हैं, जिसका अर्थ है कि वे वस्तुओं के बिना एक दूसरे के सीधे संपर्क में होने का अनुभव किए बिना कार्य करते हैं। इन बलों में गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय बल और आंतरिक परमाणु बल शामिल हैं। दूसरी ओर, संपर्क बलों को एक दूसरे को छूने के लिए वस्तुओं की आवश्यकता होती है, यह केवल एक पल के लिए हो (जैसेsuch) एक गेंद एक दीवार से टकराती और उछलती है) या एक विस्तारित अवधि में (जैसे कि कोई व्यक्ति टायर को ऊपर घुमाता है a पहाड़ी)।
अधिकांश संदर्भों में, किसी गतिमान वस्तु पर लगाया गया संपर्क बल सामान्य और घर्षण बलों का सदिश योग होता है। घर्षण बल गति की दिशाओं के ठीक विपरीत कार्य करता है, जबकि सामान्य बल इस दिशा के लंबवत कार्य करता है यदि वस्तु गुरुत्वाकर्षण के संबंध में क्षैतिज रूप से आगे बढ़ रही है।
चरण 1: घर्षण बल का निर्धारण करें
यह बल के बराबर हैघर्षण का गुणनμ वस्तु और सतह के बीच वस्तु के वजन से गुणा किया जाता है, जो कि इसका द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण द्वारा गुणा किया जाता है। इस प्रकार:
F_f=\म्यू मिलीग्राम
एक ऑनलाइन चार्ट जैसे कि Engineer's Edge पर देख कर μ का मान ज्ञात करें।ध्यान दें:कभी-कभी आपको गतिज घर्षण के गुणांक का उपयोग करने की आवश्यकता होगी और कभी-कभी आपको स्थैतिक घर्षण के गुणांक को जानने की आवश्यकता होगी।
इस समस्या के लिए मान लें कि Fएफ = 5 न्यूटन।
चरण 2: सामान्य बल निर्धारित करें
यह बल, एफनहीं, वस्तु का द्रव्यमान समय गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण गति की दिशा और ऊर्ध्वाधर गुरुत्वाकर्षण वेक्टर जी के बीच के कोण की ज्या है, जिसका मान 9.8 मीटर/सेकेंड है2. इस समस्या के लिए, मान लें कि वस्तु क्षैतिज रूप से घूम रही है, इसलिए गति की दिशा और गुरुत्वाकर्षण के बीच का कोण 90 डिग्री है, जिसमें 1 की ज्या है। इस प्रकार एफनहीं = मिलीग्राम वर्तमान उद्देश्यों के लिए। यदि वस्तु क्षैतिज से 30 डिग्री पर उन्मुख रैंप को नीचे खिसका रही थी, तो सामान्य बल होगा:
F_N=mg\times\sin{(90-30)}=mg\times \sin{60}=mg\times 0.866
इस समस्या के लिए, हालांकि, 10 किलो का द्रव्यमान मान लें। एफनहीं इसलिए 98 न्यूटन है।
चरण 3: समग्र संपर्क बल के परिमाण को निर्धारित करने के लिए पाइथागोरस प्रमेय लागू करें
यदि आप सामान्य बल F. को चित्रित करते हैंनहीं नीचे की ओर कार्य करता है और घर्षण बल Fएफ क्षैतिज रूप से कार्य करते हुए, सदिश योग कर्ण है जो इन बल सदिशों को मिलाने वाले एक समकोण त्रिभुज को पूरा करता है। इसका परिमाण इस प्रकार है:
\sqrt{F_N^2+F_f^2}
जो इस समस्या के लिए है
\sqrt{15^2+98^2}=\sqrt{225+9604}=99.14\text{ N}