כוח, כמושג פיזיקה, מתואר על ידי החוק השני של ניוטון, הקובע כי תאוצה נובעת כאשר כוח פועל על מסה. מתמטית, פירוש הדבר:
F = אמא
אם כי חשוב לציין כי תאוצה וכוח הם כמויות וקטוריות (כלומר, לשניהם a גודל וכיוון במרחב תלת מימדי) ואילו המסה היא כמות סקלרית (כלומר, יש לה גודל רק). ביחידות סטנדרטיות, לכוח יש יחידות ניוטון (N), מסה במדידה בק"ג (ק"ג) והתאוצה נמדדת במטרים לשנייה בריבוע (m / s2).
יש כוחות שהם כוחות ללא מגע, כלומר הם פועלים מבלי שהאובייקטים חווים אותם נמצאים במגע ישיר זה עם זה. כוחות אלה כוללים כוח משיכה, כוח אלקטרומגנטי וכוחות פנימיים. לעומת זאת, כוחות מגע דורשים מאובייקטים לגעת זה בזה, בין אם זה לרגע בלבד כדור שמכה וקופץ מקיר) או לאורך תקופה ממושכת (כגון אדם שמגלגל צמיג מעלה גִבעָה).
ברוב ההקשרים, כוח המגע המופעל על עצם נע הוא סכום וקטורי של כוחות נורמליים וחיכוך. כוח החיכוך פועל בדיוק בניגוד לכיווני התנועה, ואילו הכוח הרגיל פועל בניצב לכיוון זה אם האובייקט נע אופקית ביחס לכוח המשיכה.
שלב 1: קבע את כוח החיכוך
כוח זה שווה ל-מקדם חיכוךμ בין האובייקט למשטח מוכפל במשקל האובייקט, שהוא המסה שלו מוכפל בכוח המשיכה. לכן:
F_f = \ mu mg
מצא את הערך של μ על ידי חפש אותו בתרשים מקוון כמו זה שב- Engineer's Edge.הערה:לפעמים תצטרך להשתמש במקדם החיכוך הקינטי ובפעמים אחרות תצטרך לדעת את מקדם החיכוך הסטטי.
נניח לבעיה זו ש- Ff = 5 ניוטון.
שלב 2: קבע את הכוח הרגיל
כוח זה, Fנ, הוא פשוט המסה של האובייקט כפול התאוצה עקב כוח הכבידה כפול סינוס הזווית שבין כיוון התנועה לווקטור הכבידה האנכי g, בעל ערך של 9.8 מ / ש2. לבעיה זו, נניח שהאובייקט נע אופקית, כך שהזווית בין כיוון התנועה לכוח המשיכה היא 90 מעלות, שיש לה סינוס 1. כך Fנ = מ"ג למטרות נוכחיות. אם האובייקט היה מחליק במורד רמפה בכיוון 30 מעלות לרוחב, הכוח הרגיל יהיה:
F_N = mg \ times \ sin {(90-30)} = mg \ times \ sin {60} = mg \ times 0.866
אולם לבעיה זו יש להניח מסה של 10 ק"ג. Fנ הוא לכן 98 ניוטון.
שלב 3: החל את משפט פיתגורס כדי לקבוע את גודל כוח המגע הכללי
אם אתה מדמיין את הכוח הרגיל Fנ פועל כלפי מטה וכוח החיכוך Ff כאשר הוא פועל בצורה אופקית, סכום הווקטור הוא ההיפוטנוזה ומשלים משולש ימני המצטרף לווקטורי הכוח הללו. גודלו הוא כך:
\ sqrt {F_N ^ 2 + F_f ^ 2}
אשר עבור בעיה זו היא
\ sqrt {15 ^ 2 + 98 ^ 2} = \ sqrt {225 + 9604} = 99.14 \ text {N}