Az erőt, mint fizikai fogalmat Newton második törvénye írja le, amely kimondja, hogy a gyorsulás akkor következik be, ha egy erő egy tömegre hat. Matematikailag ez azt jelenti:
F = ma
bár fontos megjegyezni, hogy a gyorsulás és az erő vektormennyiség (vagyis mindkettőjüknek van a nagysága és iránya a háromdimenziós térben), míg a tömeg skaláris mennyiség (vagyis nagysága csak). A standard egységekben az erő Newton (N) egységekkel rendelkezik, tömegét kilogrammban (kg) mérve, a gyorsulást méter / másodperc négyzetben (m / s) mérik2).
Egyes erők nem érintkező erők, ami azt jelenti, hogy anélkül cselekszenek, hogy az őket tapasztalt tárgyak közvetlen kapcsolatban állnának egymással. Ezek az erők magukban foglalják a gravitációt, az elektromágneses erőt és az internukleáris erőket. A kapcsolati erők viszont megkövetelik, hogy a tárgyak megérintsék egymást, legyen az csupán egy pillanatra (például a falról elütött és visszapattanó labda), vagy hosszabb ideig (például az, aki gumiabroncsot gördít fel a hegy).
A legtöbb helyzetben a mozgó tárgyra kifejtett érintkezési erő a normál és a súrlódási erők vektorösszege. A súrlódási erő pontosan a mozgás irányával ellentétesen hat, míg a normál erő merőlegesen hat erre az irányra, ha az objektum vízszintesen mozog a gravitációhoz képest.
1. lépés: Határozza meg a súrlódási erőt
Ez az erő egyenlő asúrlódási tényezőμ az objektum és a felület között, szorozva a tárgy súlyával, amely annak tömege szorozva a gravitációval. Így:
F_f = \ mu mg
Keresse meg a μ értékét úgy, hogy megkeresi egy online diagramban, például a Engineer Edge-ben.Jegyzet:Néha a kinetikus súrlódási együtthatót kell használnia, máskor pedig a statikus súrlódási együtthatót kell használnia.
Tegyük fel erre a problémára, hogy Ff = 5 Newton.
2. lépés: Határozza meg a normál erőt
Ez az erő, FN, egyszerűen az objektum tömege a gravitáció miatti gyorsulás és a mozgásirány és a függőleges g gravitációs vektor közötti szög szinuszának a szorzata, amelynek értéke 9,8 m / s2. Tegyük fel, hogy ennél a problémánál az objektum vízszintesen mozog, tehát a mozgás iránya és a gravitáció közötti szög 90 fok, amelynek szinusa 1. Így FN = mg jelen célra. Ha az objektum 30 fokos vízszintes irányú rámpán csúszik lefelé, a normál erő a következő lenne:
F_N = mg \ times \ sin {(90-30)} = mg \ times \ sin {60} = mg \ times 0,866
Ehhez a problémához azonban tegyünk fel 10 kg-os tömeget. FN tehát 98 Newton.
3. lépés: Alkalmazza a Pitagorasz-tételt az általános érintkezési erő nagyságának meghatározásához
Ha a normál F erőt ábrázoljaN lefelé hatva az F súrlódási erőf vízszintesen hatva, a vektorösszeg az a hipotenusz, amely az erõvektorokat összekötõ derékszögû háromszöget alkotja. Nagysága így:
\ sqrt {F_N ^ 2 + F_f ^ 2}
ami ehhez a problémához az
\ sqrt {15 ^ 2 + 98 ^ 2} = \ sqrt {225 + 9604} = 99,14 \ text {N}