Содержание
- Шаг 1: Определить силу трения
- Шаг 2: Определить нормальную силу
- Шаг 3: применить теорему Пифагора для определения величины общей контактной силы
Сила, как физическая концепция, описывается вторым законом Ньютона, который утверждает, что ускорение возникает, когда сила действует на массу. Математически это означает F = ma, хотя важно отметить, что ускорение и сила являются векторными величинами (т. Е. Они имеют величину и направление в трехмерном пространстве), тогда как масса является скалярной величиной (т. Е. Она имеет только по величине). В стандартных единицах сила имеет единицы Ньютона (N), масса измеряется в килограммах (кг), а ускорение измеряется в метрах в секунду в квадрате (м / с).2).
Некоторые силы являются неконтактными силами, то есть они действуют без непосредственного контакта испытывающих их объектов. Эти силы включают гравитацию, электромагнитную силу и межъядерные силы. Контактные силы, с другой стороны, требуют, чтобы объекты касались друг друга, будь то на мгновение (например, мяч ударяется о стену и отскакивает от него) или в течение продолжительного периода времени (например, человек катит шину вверх по склону) ,
В большинстве минусов контактная сила, действующая на движущийся объект, является векторной суммой нормальных и сил трения. Сила трения действует точно противоположно направлениям движения, в то время как нормальная сила действует перпендикулярно этому направлению, если объект движется горизонтально относительно силы тяжести.
Шаг 1: Определить силу трения
Эта сила равна коэффициент трения μ между объектом и поверхностью, умноженной на вес объекта, который является его массой, умноженной на силу тяжести. Таким образом, Fе = мкг. Найдите значение μ, посмотрев его на онлайн-графике, например, на Engineers Edge. Примечание: Иногда вам нужно будет использовать коэффициент кинетического трения, а иногда вам нужно знать коэффициент статического трения.
Предположим для этой задачи, что Fе = 5 ньютонов.
Шаг 2: Определить нормальную силу
Эта сила, FNЭто просто масса объектов, умноженная на ускорение, вызванное силой тяжести, умноженной на синус угла между направлением движения и вертикальным вектором силы тяжести g, который имеет значение 9,8 м / с.2, Для этой задачи предположим, что объект движется горизонтально, поэтому угол между направлением движения и силой тяжести составляет 90 градусов, что имеет синус 1. Таким образом, FN = мг для настоящих целей. (Если объект скользил по наклонной плоскости, ориентированной под углом 30 градусов к горизонтали, нормальная сила была бы мг × грех (90-30) = мг × грех 60 = мг × 0,866.)
Для этой задачи предположим, что масса 10 кг. FN следовательно, 10 кг × 9,8 м / с2 = 98 ньютонов.
Шаг 3: применить теорему Пифагора для определения величины общей контактной силы
Если вы представляете нормальную силу FN действует вниз и сила трения Fе действуя горизонтально, векторная сумма является гипотенузой, завершающей прямоугольный треугольник, соединяющий эти векторы силы. Его величина таким образом:
(FN2 + Fе2)(1/2) ,
который для этой проблемы
(152 + 982) (1/2)
= (225 + 9,604)(1/2)
= 99,14 Н.