Како израчунати контактну силу

Садржај

• Корак 1: Одредите силу трења
• Корак 2: Одредите нормалну силу
• Корак 3: Примените питагорејску теорему да бисте одредили величину укупне контактне снаге

Сила, као концепт физике, описује се Њутоновим другим законом који каже да убрзање настаје када сила делује на масу. Математички, то значи Ф = ма, иако је важно напоменути да су убрзање и сила векторске величине (тј. Да имају и магнитуду и правац у тродимензионалном простору) док је маса скаларна количина (тј. Да има само магнитуде). У стандардним јединицама сила има јединице Невтона (Н), маса мерена у килограмима (кг), а убрзање се мери у метрима по секунди у квадрату (м / с)²).

Неке су силе бесконтактне, што значи да делују без да су предмети који их доживљавају били у директном додиру. Ове силе укључују гравитацију, електромагнетну силу и међунуклеарне силе. Контактне снаге, с друге стране, захтевају да се предмети додирују једни с другима, било да је то само тренутак (попут лопте која удара и одскаче од зида) или током дужег периода (као што је особа која гура гуму уз брдо) .

У већини случајева, контактна сила која делује на покретни објекат је векторски зброј нормалних и сила трења. Сила трења делује тачно супротно од смера кретања, док нормална сила делује окомито на овај смер ако се предмет креће хоризонтално у односу на гравитацију.

Корак 1: Одредите силу трења

Ова сила је једнака коефицијент трења μ између објекта и површине помножено са тежином предмета, која је његова маса помножена са гравитацијом. Тако Ф_ф = μмг. Пронађите вредност μ тако што ћете је потражити на мрежном графикону, попут оног на Енгинеерс Едге. Белешка: Понекад ћете морати да користите коефицијент кинетичког трења, а други пут ћете знати коефицијент статичког трења.

Претпоставимо за овај проблем да Ф_ф = 5 Њута.

Корак 2: Одредите нормалну силу

Ова сила, Ф_Н, је једноставно објекат масе пута убрзања услед гравитације пута синуса угла између смера кретања и вертикалног вектора гравитације г, који има вредност 9,8 м / с². За овај проблем претпоставимо да се објект креће хоризонтално, тако да је угао између смера кретања и гравитације 90 степени, који има синус 1. Тако да је Ф_Н = мг за садашње сврхе. (Ако би предмет клизнуо низ рампу оријентисану на 30 степени према хоризонтали, нормална сила била би мг × син (90 - 30) = мг × син 60 = мг × 0,866.)

За овај проблем претпоставите масу од 10 кг. Ф_Н је стога 10 кг × 9,8 м / с² = 98 Њута.

Корак 3: Примените питагорејску теорему да бисте одредили величину укупне контактне снаге

Ако сликате нормалну силу Ф_Н делује силазно и сила трења Ф_ф делујући хоризонтално, векторски зброј је хипотенуза, комплетира десни троугао који се спаја са овим векторима сила. Његова величина је, дакле:

(Ф_Н² + Ф_ф²)^(1/2) ,

што је за овај проблем

(15² + 98²) ^(1/2)

= (225 + 9,604)^(1/2)

= 99,14 Н.