วิธีการคำนวณแรงสัมผัส

ใช้ข้อเท็จจริงที่ว่าหากวัตถุถูกตรึงที่จุดหนึ่งและคุณใช้แรง F ที่ระยะห่าง R จากหมุดที่มุม θ ที่สัมพันธ์กับเส้นตรงไปยังจุดศูนย์กลาง จากนั้น F_r = R∙cos (θ) และ F_t = F ∙ บาป (θ).

ลองนึกภาพว่าช่างกำลังผลักปลายประแจด้วยแรง 20 นิวตัน จากตำแหน่งที่เธอทำงาน เธอต้องใช้แรงทำมุม 120 องศาเทียบกับประแจ

ใช้ข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อคุณใช้แรงที่ระยะ R จากจุดที่วัตถุถูกตรึง แรงบิดจะเท่ากับ τ= R∙F_t คุณอาจทราบจากประสบการณ์ว่ายิ่งคุณดันคันโยกหรือประแจออกห่างจากหมุดมากเท่าไร ก็ยิ่งหมุนได้ง่ายขึ้นเท่านั้น การผลักที่ระยะห่างมากขึ้นจากพินหมายความว่าคุณกำลังใช้แรงบิดที่มากขึ้น

ใช้ข้อเท็จจริงที่ว่าแรงเดียวที่จำเป็นในการทำให้วัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลมด้วยความเร็วคงที่คือแรงสู่ศูนย์กลาง (F_c) ซึ่งชี้ไปที่จุดศูนย์กลางของวงกลม แต่ถ้าความเร็วของวัตถุเปลี่ยนแปลงไป ก็ต้องมีแรงในทิศทางของการเคลื่อนที่ด้วย ซึ่งก็คือแนวสัมผัสของเส้นทาง ตัวอย่างนี้คือ แรงจากเครื่องยนต์ของรถยนต์ที่ทำให้มันเร็วขึ้นเมื่อต้องเข้าโค้งหรือแรงเสียดสีทำให้รถช้าลง

ลองนึกภาพว่าคนขับเหยียบคันเร่งและปล่อยให้รถขนาด 2,500 กิโลกรัมหยุดนิ่ง เริ่มจากความเร็วเริ่มต้น 15 เมตร/วินาที โดยเลี้ยวโค้งเป็นวงกลมรัศมี 25 เมตร รถแล่นไป 30 เมตรและใช้เวลา 45 วินาทีในการหยุด

คำนวณอัตราเร่งของรถ สูตรที่รวมตำแหน่ง x (t) ณ เวลา t เป็นฟังก์ชันของตำแหน่งเริ่มต้น x (0) ความเร็วเริ่มต้น v (0) และความเร่ง a คือ x (t) – x ( 0) = v (0)∙t + 1/2∙a∙t^2 เสียบ x (t) – x (0) = 30 เมตร, v (0) = 15 เมตรต่อวินาที และ t = 45 วินาที แล้วแก้หาความเร่งในแนวสัมผัส: a_t = –0.637 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง

ใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน F = m∙a เพื่อค้นหาว่าแรงเสียดทานต้องใช้แรงสัมผัสของ F_t = m∙a_t = 2,500×(–0.637)= –1,593 นิวตัน

อ้างอิง

เกี่ยวกับผู้เขียน