Kraft, som et fysikkbegrep, er beskrevet av Newtons andre lov, som sier at akselerasjon oppstår når en styrke virker på en masse. Matematisk betyr dette:
F = ma
selv om det er viktig å merke seg at akselerasjon og kraft er vektormengder (dvs. de har begge a størrelse og en retning i tredimensjonalt rom) mens masse er en skalar størrelse (dvs. den har en størrelse kun). I standardenheter har kraft enheter Newton (N), masse målt i kg (kg), og akselerasjon måles i meter per sekund i kvadrat (m / s2).
Noen krefter er ikke-kontaktkrefter, noe som betyr at de virker uten at gjenstandene opplever dem er i direkte kontakt med hverandre. Disse kreftene inkluderer tyngdekraften, den elektromagnetiske kraften og indre kjernekrefter. Kontaktstyrker, derimot, krever at gjenstander berører hverandre, det være seg et øyeblikk (for eksempel en ball som slår og spretter av en vegg) eller over en lengre periode (for eksempel en person som ruller et dekk opp a høyde).
I de fleste sammenhenger er kontaktkraften som utøves på et objekt i bevegelse vektorsummen av normale og friksjonskrefter. Friksjonskraften virker nøyaktig motsatt bevegelsesretningene, mens den normale kraften virker vinkelrett på denne retningen hvis objektet beveger seg horisontalt i forhold til tyngdekraften.
Trinn 1: Bestem friksjonskraften
Denne kraften er likfriksjonskoeffisientμ mellom objektet og overflaten ganget med gjenstandens vekt, som er dens masse multiplisert med tyngdekraften. Og dermed:
F_f = \ mu mg
Finn verdien av μ ved å slå den opp i et online diagram som den på Engineer's Edge.Merk:Noen ganger må du bruke koeffisienten for kinetisk friksjon, og andre ganger må du kjenne koeffisienten for statisk friksjon.
Anta for dette problemet at Ff = 5 Newton.
Trinn 2: Bestem normal kraft
Denne styrken, FN, er ganske enkelt objektets masse ganger akselerasjonen på grunn av tyngdekraften ganger sinusen til vinkelen mellom bevegelsesretningen og den vertikale gravitasjonsvektoren g, som har en verdi på 9,8 m / s2. For dette problemet, anta at objektet beveger seg horisontalt, så vinkelen mellom bevegelsesretningen og tyngdekraften er 90 grader, som har en sinus på 1. Dermed FN = mg for nåværende formål. Hvis objektet skulle gli ned en rampe orientert 30 grader mot horisontal, ville den normale kraften være:
F_N = mg \ ganger \ sin {(90-30)} = mg \ ganger \ sin {60} = mg \ ganger 0,866
For dette problemet antar du imidlertid en masse på 10 kg. FN er derfor 98 Newton.
Trinn 3: Bruk Pythagoras teorem for å bestemme størrelsen på den samlede kontaktstyrken
Hvis du ser på den normale kraften FN virker nedover og friksjonskraften Ff fungerer horisontalt, er vektorsummen hypotenusen, og fullfører en høyre trekant som forbinder disse kraftvektorene. Dens størrelse er således:
\ sqrt {F_N ^ 2 + F_f ^ 2}
som for dette problemet er
\ sqrt {15 ^ 2 + 98 ^ 2} = \ sqrt {225 + 9604} = 99,14 \ text {N}
