Зміст
- Крок 1: Визначення сили тертя
- Крок 2: Визначте нормальну силу
- Крок 3: Застосуйте теорему Піфагора, щоб визначити величину загальної контактної сили
Сила, як поняття фізики, описується другим законом Ньютона, де зазначено, що прискорення виникає, коли сила діє на масу. Математично це означає F = ma, хоча важливо зазначити, що прискорення і сила є векторними величинами (тобто вони мають величину і напрямок у тривимірному просторі), тоді як маса є скалярною величиною (тобто вона має лише за величиною). У стандартних одиницях сила має одиниці ньютонів (N), маса вимірюється в кілограмах (кг), а прискорення вимірюється в метрах на секунду в квадраті (м / с2).
Деякі сили є безконтактними силами, це означає, що вони діють без того, щоб об'єкти, які переживають їх, знаходились у прямому контакті один з одним. До цих сил належать сила тяжіння, електромагнітна сила та міжядерні сили. Контактні сили, з іншого боку, вимагають, щоб предмети торкалися один одного, будь то на мить (наприклад, м'яч, який вдаряється і відскакує від стіни) або протягом тривалого періоду (наприклад, людина, котячи шину в гору) .
У більшості мінусів контактна сила, що діє на рухомий об’єкт, - це векторна сума нормальних і сил тертя. Сила тертя діє точно протилежно напрямкам руху, тоді як нормальна сила діє перпендикулярно до цього напрямку, якщо предмет рухається по горизонталі відносно сили тяжіння.
Крок 1: Визначення сили тертя
Ця сила дорівнює коефіцієнт тертя μ між об'єктом і поверхнею, помноженою на вагу предметів, яка є його масою, помноженою на гравітацію. Таким чином Ff = мкг. Знайдіть значення μ, переглянувши його в онлайн-графіку, такому, як на Інженерному краї. Примітка: Іноді вам потрібно буде використовувати коефіцієнт кінетичного тертя, а в інший час вам потрібно знати коефіцієнт статичного тертя.
Припустимо для цієї проблеми, що Ff = 5 ньютонів.
Крок 2: Визначте нормальну силу
Ця сила, FN, просто об'єкти масово збільшують прискорення, зумовлене силою тяжіння, кратне синуса кута між напрямком руху та вертикальним вектором гравітації g, який має значення 9,8 м / с.2. Для цієї проблеми припустимо, що об’єкт рухається горизонтально, тому кут між напрямком руху і силою тяжіння дорівнює 90 градусам, який має синус 1. Таким чином, FN = мг для теперішніх цілей. (Якби об'єкт ковзав по рампі, орієнтованій на 30 градусів до горизонталі, нормальною силою буде mg × sin (90 - 30) = mg × sin 60 = mg × 0,866.)
Для цієї проблеми припустимо масу 10 кг. ЖN тому становить 10 кг × 9,8 м / с2 = 98 ньютонів.
Крок 3: Застосуйте теорему Піфагора, щоб визначити величину загальної контактної сили
Якщо ви зобразите нормальну силу FN діючи вниз і сила тертя Ff діючи горизонтально, векторна сума є гіпотенузою, що завершує правий трикутник, що з'єднує ці вектори сили. Його величина, таким чином:
(FN2 + Ff2)(1/2) ,
що для цієї проблеми є
(152 + 982) (1/2)
= (225 + 9,604)(1/2)
= 99,14 н.