Sila je, kao koncept fizike, opisana Newtonovim drugim zakonom koji kaže da ubrzanje nastaje kada sila djeluje na masu. Matematički to znači:
F = ma
iako je važno napomenuti da su ubrzanje i sila vektorske veličine (tj. imaju obje a magnitude i smjera u trodimenzionalnom prostoru) dok je masa skalarna veličina (tj. ima veličinu samo). U standardnim jedinicama sila ima jedinice Newtona (N), masa izražena u kilogramima (kg), a ubrzanje se mjeri u metrima u sekundi na kvadrat (m / s2).
Neke su sile nekontaktne, što znači da djeluju, a da predmeti koji ih doživljavaju nisu u izravnom međusobnom kontaktu. Te sile uključuju gravitaciju, elektromagnetsku silu i internuklearne sile. S druge strane, kontaktne sile zahtijevaju da se predmeti dodiruju, bilo da to bude samo trenutak (kao što je lopta koja udara i odbija se od zida) ili tijekom dužeg razdoblja (poput osobe koja kotrlja gumu a brdo).
U većini konteksta, kontaktna sila koja djeluje na objekt u pokretu je vektorski zbroj normalnih i sila trenja. Sila trenja djeluje točno suprotno od smjerova kretanja, dok normalna sila djeluje okomito na taj smjer ako se objekt kreće vodoravno u odnosu na gravitaciju.
Korak 1: Odredite silu trenja
Ova sila jednaka jekoeficijent trenjaμ između predmeta i površine pomnožene s težinom predmeta, što je njegova masa pomnožena s gravitacijom. Tako:
F_f = \ mu mg
Pronađite vrijednost μ tražeći ga u internetskoj tablici, poput one na Engineer's Edge.Bilješka:Ponekad ćete trebati koristiti koeficijent kinetičkog trenja, a ponekad ćete morati znati koeficijent statičkog trenja.
Za ovaj problem pretpostavimo da Ff = 5 Njutna.
Korak 2: Odredite normalnu silu
Ova sila, FN, je jednostavno masa objekta pomnožena s ubrzanjem uslijed gravitacije pomnoženom sa sinusom kuta između smjera kretanja i vertikalnog vektora gravitacije g, koji ima vrijednost 9,8 m / s2. Za ovaj problem pretpostavimo da se objekt kreće vodoravno, pa je kut između smjera kretanja i gravitacije 90 stupnjeva, što ima sinus 1. Tako je FN = mg za sadašnje svrhe. Ako bi objekt klizio niz rampu orijentiranu na 30 stupnjeva prema horizontali, normalna sila bila bi:
F_N = mg \ puta \ sin {(90-30)} = mg \ puta \ sin {60} = mg \ puta 0.866
Za ovaj problem, međutim, pretpostavite masu od 10 kg. FN je dakle 98 Njutna.
Korak 3: Primijenite Pitagorin teorem da biste odredili veličinu ukupne kontaktne sile
Ako zamislite normalnu silu FN koji djeluju prema dolje i sila trenja Ff djelujući vodoravno, vektorski zbroj je hipotenuza koja završava pravokutni trokut koji spaja ove vektore sila. Njegova veličina je ovako:
\ sqrt {F_N ^ 2 + F_f ^ 2}
što je za ovaj problem
\ sqrt {15 ^ 2 + 98 ^ 2} = \ sqrt {225 + 9604} = 99,14 \ text {N}