Jėga, kaip fizikos sąvoka, apibūdinama antruoju Niutono dėsniu, kuris teigia, kad pagreitis atsiranda, kai jėga veikia masę. Matematiškai tai reiškia:
F = ma
nors svarbu pažymėti, kad pagreitis ir jėga yra vektoriniai dydžiai (t. y. jie abu turi a dydis ir kryptis trimatėje erdvėje), o masė yra skaliarinis dydis (t. y. jos dydis tik). Standartiniais vienetais jėga turi niutonų (N) vienetus, masė matuojama kilogramais (kg), o pagreitis matuojamas metrais per sekundę kvadratu (m / s)2).
Kai kurios jėgos yra nekontaktinės jėgos, tai reiškia, kad jos veikia be objektų, patiriančių jas, tiesiogiai kontaktuodamos viena su kita. Šios jėgos apima gravitaciją, elektromagnetinę jėgą ir tarpbranduolines jėgas. Kita vertus, kontaktinėms jėgoms reikalingi objektai, kad jie liestųsi vienas su kitu, pavyzdžiui, rutulys, atsitrenkiantis ir atsimušantis į sieną) arba ilgesnį laiką (pvz., asmuo ridena padangą a kalva).
Daugeliu atvejų kontaktinė jėga, veikianti judantį objektą, yra normaliųjų ir trintinių jėgų vektorinė suma. Trinties jėga veikia tiksliai priešingai judėjimo kryptims, o normali jėga veikia statmenai šiai krypčiai, jei objektas juda horizontaliai gravitacijos atžvilgiu.
1 žingsnis: nustatykite trinties jėgą
Ši jėga yra lygitrinties koeficientasμ tarp objekto ir paviršiaus padauginta iš objekto svorio, kuris yra jo masė, padauginta iš gravitacijos. Taigi:
F_f = \ mg mg
Suraskite μ vertę ieškodami internetinėje diagramoje, tokioje kaip „Engineer's Edge“.Pastaba:Kartais reikės naudoti kinetinės trinties koeficientą, o kitu metu - statinės trinties koeficientą.
Tarkime, kad dėl šios problemos Ff = 5 niutonai.
2 žingsnis: nustatykite normalią jėgą
Ši jėga, FN, yra tiesiog objekto masė, pagreitis dėl gravitacijos padauginus iš kampo tarp judėjimo krypties ir vertikalaus gravitacijos vektoriaus g sinuso, kurio vertė yra 9,8 m / s.2. Dėl šios problemos tarkime, kad objektas juda horizontaliai, todėl kampas tarp judėjimo krypties ir gravitacijos yra 90 laipsnių, o sinusas yra 1. Taigi FN = mg dabartiniams tikslams. Jei objektas slinktų žemyn rampa, nukreipta 30 laipsnių kampu į horizontalią pusę, normali jėga būtų:
F_N = mg \ times \ sin {(90-30)} = mg \ times \ sin {60} = mg \ times 0,866
Tačiau šiai problemai prisiimkite 10 kg masę. FN yra 98 niutonai.
3 žingsnis: Taikykite Pitagoro teoremą, kad nustatytumėte bendrosios kontaktinės jėgos dydį
Jei vaizduojate įprastą jėgą FN veikiantys žemyn ir trinties jėga Ff veikiant horizontaliai, vektorių suma yra hipotenuzė užbaigia stačiakampį trikampį, jungiantį šiuos jėgos vektorius. Taigi jo dydis yra toks:
\ sqrt {F_N ^ 2 + F_f ^ 2}
kuris šiai problemai yra
\ sqrt {15 ^ 2 + 98 ^ 2} = \ sqrt {225 + 9604} = 99.14 \ text {N}