Како израчунати контактну силу

Сила, као концепт физике, описана је Њутновим другим законом, који каже да убрзање настаје када сила делује на масу. Математички ово значи:

Ф = ма

иако је важно напоменути да су убрзање и сила векторске величине (тј. имају обе а величине и правца у тродимензионалном простору) док је маса скаларна величина (тј. има величину само). У стандардним јединицама сила има јединице њутна (Н), маса у килограмима (кг), а убрзање се мери у метрима у секунди на квадрат (м / с2).

Неке силе су силе без контакта, што значи да делују а да предмети који их доживљавају нису у директном контакту једни с другима. Те силе укључују гравитацију, електромагнетну силу и интернуклеарне силе. С друге стране, контактне силе захтевају да се предмети додирују, било да је то само тренутак (као што је лопта која се удара и одбија од зида) или током дужег периода (као што је особа која котрља гуму а брдо).

У већини контекста, контактна сила која делује на објект у покрету је векторски збир нормалних и сила трења. Сила трења делује тачно супротно од смерова кретања, док нормална сила делује окомито на овај смер ако се предмет креће хоризонтално у односу на гравитацију.

instagram story viewer

Корак 1: Одредити силу трења

Ова сила је једнакакоефицијент трењаμ између предмета и површине помножене са тежином предмета, што је његова маса помножена са гравитацијом. Тако:

Ф_ф = \ му мг

Пронађите вредност μ тако што ћете га потражити у онлајн графикону као што је онај на Енгинеер'с Едге.Белешка:Понекад ћете морати да користите коефицијент кинетичког трења, а понекад ћете морати да знате коефицијент статичког трења.

За овај проблем претпоставимо да је Ф.ф = 5 Њутна.

Корак 2: Одредите нормалну силу

Ова сила, Ф.Н., је једноставно маса објекта помножена са убрзањем услед гравитације помноженом са синусом угла између смера кретања и вертикалног вектора гравитације г, који има вредност 9,8 м / с2. За овај проблем претпоставимо да се објекат помера водоравно, па је угао између смера кретања и гравитације 90 степени, што има синус 1. Тако је Ф.Н. = мг за садашње сврхе. Ако би предмет клизио низ рампу оријентисану на 30 степени према хоризонтали, нормална сила би била:

Ф_Н = мг \ пута \ син {(90-30)} = мг \ пута \ син {60} = мг \ пута 0.866

За овај проблем, међутим, претпоставите масу од 10 кг. ФН. је дакле 98 Њутна.

Корак 3: Примените Питагорину теорему за одређивање величине укупне контактне силе

Ако сликате нормалну силу Ф.Н. делујући надоле и сила трења Ф.ф делујући водоравно, векторски збир је хипотенуза која заокружује правоугли троугао који спаја ове векторе сила. Његова величина је према томе:

\ скрт {Ф_Н ^ 2 + Ф_ф ^ 2}

што је за овај проблем

\ скрт {15 ^ 2 + 98 ^ 2} = \ скрт {225 + 9604} = 99,14 \ тект {Н}

Teachs.ru
  • Објави
instagram viewer