Kracht, als een natuurkundig concept, wordt beschreven door de tweede wet van Newton, die stelt dat versnelling ontstaat wanneer een kracht op een massa inwerkt. Wiskundig betekent dit:
F=ma
hoewel het belangrijk is op te merken dat versnelling en kracht vectorgrootheden zijn (d.w.z. ze hebben beide a magnitude en een richting in de driedimensionale ruimte), terwijl massa een scalaire grootheid is (d.w.z. het heeft een magnitude enkel en alleen). In standaardeenheden heeft kracht eenheden van Newton (N), massa wordt gemeten in kilogram (kg) en versnelling wordt gemeten in meters per seconde kwadraat (m/s2).
Sommige krachten zijn contactloze krachten, wat betekent dat ze werken zonder dat de objecten die ze ervaren in direct contact met elkaar staan. Deze krachten omvatten de zwaartekracht, de elektromagnetische kracht en internucleaire krachten. Contactkrachten daarentegen vereisen dat objecten elkaar raken, al is het maar voor een ogenblik (zoals: een bal die tegen een muur botst en weerkaatst) of gedurende een langere periode (zoals een persoon die een band oprolt) heuvel).
In de meeste contexten is de contactkracht die wordt uitgeoefend op een bewegend object de vectorsom van normaal- en wrijvingskrachten. De wrijvingskracht werkt precies tegengesteld aan de bewegingsrichtingen, terwijl de normaalkracht loodrecht op deze richting werkt als het object horizontaal beweegt ten opzichte van de zwaartekracht.
Stap 1: Bepaal de wrijvingskracht
Deze kracht is gelijk aan dewrijvingscoëfficiëntμ tussen het object en het oppervlak vermenigvuldigd met het gewicht van het object, zijnde de massa vermenigvuldigd met de zwaartekracht. Dus:
F_f=\mu mg
Vind de waarde van μ door het op te zoeken in een online grafiek zoals die bij Engineer's Edge.Opmerking:Soms moet u de kinetische wrijvingscoëfficiënt gebruiken en op andere momenten moet u de statische wrijvingscoëfficiënt kennen.
Neem voor dit probleem aan dat Ff = 5 Newton.
Stap 2: Bepaal de normaalkracht
Deze kracht, Fnee, is simpelweg de massa van het object maal de versnelling als gevolg van de zwaartekracht maal de sinus van de hoek tussen de bewegingsrichting en de verticale zwaartekrachtvector g, die een waarde heeft van 9,8 m/s2. Neem voor dit probleem aan dat het object horizontaal beweegt, dus de hoek tussen de bewegingsrichting en de zwaartekracht is 90 graden, wat een sinus van 1 heeft. dus Fnee = mg voor huidige doeleinden. Als het object van een helling zou glijden die op 30 graden ten opzichte van de horizontaal is georiënteerd, zou de normaalkracht zijn:
F_N=mg\times\sin{(90-30)}=mg\times \sin{60}=mg\times 0,866
Ga voor dit probleem echter uit van een massa van 10 kg. Fnee is dus 98 Newton.
Stap 3: Pas de stelling van Pythagoras toe om de grootte van de totale contactkracht te bepalen
Als je je de normaalkracht F. voorsteltnee naar beneden werkend en de wrijvingskracht Ff horizontaal werkend, is de vectorsom de hypotenusa die een rechthoekige driehoek voltooit die deze krachtvectoren verbindt. De grootte ervan is dus:
\sqrt{F_N^2+F_f^2}
wat voor dit probleem is
\sqrt{15^2+98^2}=\sqrt{225+9604}=99.14\text{ N}