Spēku kā fizikas jēdzienu apraksta Ņūtona otrais likums, kurā teikts, ka paātrinājums rodas, kad spēks iedarbojas uz masu. Matemātiski tas nozīmē:
F = ma
lai gan ir svarīgi atzīmēt, ka paātrinājums un spēks ir vektoru lielumi (t.i., viņiem abiem ir a lielums un virziens trīsdimensiju telpā), bet masa ir skalārs lielums (t.i., tam ir lielums tikai). Standarta mērvienībās spēkam ir ņūtoni (N), masa izteikta kilogramos (kg), un paātrinājumu mēra metros sekundē kvadrātā (m / s).2).
Daži spēki ir bezkontakta spēki, kas nozīmē, ka tie darbojas bez objektiem, kas tos piedzīvo, nonākot tiešā saskarē. Šie spēki ietver gravitāciju, elektromagnētisko spēku un starpkodolu spēkus. No otras puses, saskares spēkiem objektiem ir jāpieskaras viens otram, lai tas būtu tikai mirkli (piemēram, bumba, kas ietriecas un atlec pie sienas) vai ilgstoši (piemēram, persona, kas ripo riepu uz augšu a kalns).
Vairumā gadījumu uz kustīgu objektu iedarbinātais kontaktspēks ir normālo un berzes spēku vektoru summa. Berzes spēks darbojas tieši pretēji kustības virzieniem, savukārt parastais spēks darbojas perpendikulāri šim virzienam, ja objekts pārvietojas horizontāli attiecībā pret gravitāciju.
1. solis: nosakiet berzes spēku
Šis spēks ir vienāds arberzes koeficientsμ starp objektu un virsmu reizināts ar objekta svaru, kas ir tā masa, reizināta ar gravitāciju. Tādējādi:
F_f = \ mg mg
Atrodiet μ vērtību, meklējot to tiešsaistes diagrammā, piemēram, Engineer's Edge.Piezīme:Dažreiz jums būs jāizmanto kinētiskās berzes koeficients, bet citreiz jums būs jāzina statiskās berzes koeficients.
Pieņemsim, ka šai problēmai Ff = 5 ņūtoni.
2. solis: nosakiet normālo spēku
Šis spēks, FN, vienkārši ir objekta masa, reizinot ar gravitācijas izraisīto paātrinājumu, reizinot leņķa sinusu starp kustības virzienu un vertikālo gravitācijas vektoru g, kura vērtība ir 9,8 m / s.2. Pieņemsim, ka šai problēmai objekts pārvietojas horizontāli, tāpēc leņķis starp kustības virzienu un gravitāciju ir 90 grādi, kura sinusa vērtība ir 1. Tādējādi FN = mg pašreizējiem mērķiem. Ja objekts slīdētu pa rampu, kas orientēts 30 grādos pret horizontāli, normālais spēks būtu:
F_N = mg \ reizes \ sin {(90-30)} = mg \ reizes \ sin {60} = mg \ reizes 0,866
Tomēr šai problēmai pieņem 10 kg masu. FN tāpēc ir 98 ņūtoni.
3. solis: Pielietojiet Pitagora teorēmu, lai noteiktu kopējā kontaktspēka lielumu
Ja jūs attēlojat parasto spēku FN darbojas uz leju un berzes spēks Ff rīkojoties horizontāli, vektoru summa ir hipotenūza, kas pabeidz taisnstūra trīsstūri, kas savieno šos spēka vektorus. Tādējādi tā lielums ir:
\ sqrt {F_N ^ 2 + F_f ^ 2}
kas šai problēmai ir
\ sqrt {15 ^ 2 + 98 ^ 2} = \ sqrt {225 + 9604} = 99,14 \ teksts {N}