Sila ako fyzikálny koncept je opísaná druhým Newtonovým zákonom, ktorý hovorí, že pri pôsobení sily na hmotu dôjde k zrýchleniu. Matematicky to znamená:
F = ma
aj keď je dôležité si uvedomiť, že zrýchlenie a sila sú vektorové veličiny (t. j. majú obidve a veľkosť a smer v trojrozmernom priestore), zatiaľ čo hmotnosť je skalárna veličina (t. j. má veľkosť iba). V štandardných jednotkách má sila jednotky Newtonov (N), hmotnosť v kilogramoch (kg) a zrýchlenie sa meria v metroch za sekundu na druhú (m / s)2).
Niektoré sily sú bezdotykové sily, to znamená, že pôsobia bez toho, aby boli objekty, ktoré ich zažívajú, v priamom kontakte. Medzi tieto sily patrí gravitácia, elektromagnetická sila a medzijadrové sily. Kontaktné sily na druhej strane vyžadujú, aby sa predmety dotýkali jeden druhého, či už ide o okamih (napríklad loptička dopadajúca na stenu a odrážajúca sa od steny) alebo dlhšiu dobu (napríklad osoba, ktorá vyvaľuje pneumatiku) a kopec).
Vo väčšine kontextov je kontaktná sila vyvíjaná na pohybujúci sa objekt vektorovým súčtom normálových a trecích síl. Trecia sila pôsobí presne proti smerom pohybu, zatiaľ čo normálna sila pôsobí kolmo na tento smer, ak sa objekt pohybuje vodorovne vzhľadom na gravitáciu.
Krok 1: Určte treciu silu
Táto sila sa rovnáKoeficient treniaμ medzi objektom a povrchom vynásobeným hmotnosťou objektu, čo je jeho hmotnosť vynásobená gravitáciou. Takto:
F_f = \ mu mg
Hodnotu μ nájdete vyhľadaním v online grafe, ako je napríklad diagram na stránke Engineer's Edge.Poznámka:Niekedy budete musieť použiť koeficient kinetického trenia a inokedy budete musieť poznať koeficient statického trenia.
Predpokladajme pre tento problém, že Ff = 5 Newtonov.
Krok 2: Určite normálnu silu
Táto sila, FN, je jednoducho hmotnosť objektu krát zrýchlenie v dôsledku gravitácie krát sínus uhla medzi smerom pohybu a vektorom vertikálnej gravitácie g, ktorý má hodnotu 9,8 m / s2. Pri tomto probléme predpokladajme, že sa objekt pohybuje vodorovne, takže uhol medzi smerom pohybu a gravitáciou je 90 stupňov, ktorý má sínus 1. Takto FN = mg pre súčasné účely. Ak by objekt skĺzaval po rampe orientovanej o 30 stupňov na vodorovnú rovinu, normálna sila by bola:
F_N = mg \ krát \ sin {(90-30)} = mg \ krát \ sin {60} = mg \ krát 0,866
Pri tomto probléme však predpokladajte hmotnosť 10 kg. FN je teda 98 Newtonov.
Krok 3: Aplikujte Pytagorovu vetu na určenie veľkosti celkovej kontaktnej sily
Ak si predstavíte normálnu silu FN pôsobiaca nadol a trecia sila Ff pôsobiaci vodorovne je vektorový súčet preponou dokončujúcou pravý trojuholník spájajúci tieto silové vektory. Jeho veľkosť je teda:
\ sqrt {F_N ^ 2 + F_f ^ 2}
čo pre tento problém je
\ sqrt {15 ^ 2 + 98 ^ 2} = \ sqrt {225 + 9604} = 99,14 \ text {N}