Tartalom
- 1. lépés: Határozza meg a súrlódási erőt
- 2. lépés: Határozza meg a normál erőt
- 3. lépés: Alkalmazza a Pitagorasi tételt az összkontaktus erősségének meghatározására
Az erőt, mint fizikai fogalmat, Newton második törvénye írja le, amely kimondja, hogy a gyorsulás akkor következik be, amikor egy erő hat a tömegre. Matematikailag ez F = ma értéket jelent, bár fontos megjegyezni, hogy a gyorsulás és az erő vektormennyiségek (azaz mind nagyságuk, mind irányuk van háromdimenziós térben), míg a tömeg skaláris mennyiség (azaz csak nagyságrendben). A standard egységekben az erő newton (N) mértékegységben van, a tömeg kilogrammban mérve (kg) és a gyorsulást méterben, másodpercenként négyzetben (m / s2).
Néhány erõ nem érintkezõ erõ, ami azt jelenti, hogy úgy működnek, hogy a tapasztalt tárgyak nem érintkeznek egymással. Ezek az erők magukban foglalják a gravitációt, az elektromágneses erőt és az atommagok erőit. Az érintkezési erők viszont megkövetelik, hogy a tárgyak egymáshoz érjenek, legyen az akár egy pillanatra (például egy labda, amely ütközik és visszapattan a falról), vagy hosszabb ideig (például egy személy, aki gumiabroncsot gördít fel egy dombra) .
A legtöbb hátrány esetén a mozgó tárgyra kifejtett érintkezési erő a normál és a súrlódási erők vektorösszege. A súrlódó erő pontosan a mozgás irányaival ellentétesen hat, míg a normál erő merőleges erre az irányra, ha a tárgy vízszintesen mozog a gravitáció függvényében.
1. lépés: Határozza meg a súrlódási erőt
Ez az erő megegyezik a súrlódási tényező μ a tárgy és a felület között, szorozva a tárgy tömegével, azaz a tömeg szorozva a gravitációval. Így Ff = μmg. Keresse meg a μ értékét egy online diagramban, például a Engineers Edge táblázatában. Jegyzet: Időnként a kinetikus súrlódási együtthatót kell használnia, máskor pedig a statikus súrlódási együtthatót.
Tegyük fel ezt a problémát, hogy Ff = 5 Newton.
2. lépés: Határozza meg a normál erőt
Ez az erő, FN, egyszerűen az objektum tömege és a gravitáció miatti gyorsulás szorzata a mozgás iránya és a függőleges gravitációs vektor közötti szög szinuszszorosa szorzata, amelynek értéke 9,8 m / s2. E probléma esetén tegyük fel, hogy az objektum vízszintesen mozog, tehát a mozgás iránya és a gravitáció közötti szög 90 fok, amelynek szinusza 1. Így FN = mg jelen célra. (Ha az objektum lecsúszna egy 30 fokos vízszintes irányba haladó rámpán, a normál erő mg × sin (90 - 30) = mg × sin 60 = mg × 0,866.)
Ehhez a problémahoz 10 kg tömeg szükséges. FN ezért 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 Newton.
3. lépés: Alkalmazza a Pitagorasi tételt az összkontaktus erősségének meghatározására
Ha a normál F erőt ábrázoljaN lefelé hat és a súrlódási erő Ff vízszintesen működve a vektorösszeg a hipotenusz, és egy derékszögű háromszöget készít, amely összeköti ezeket az erővektoreket. Ennek nagysága tehát:
(FN2 + Ff2)(1/2) ,
ami ennek a problémának az
(152 + 982) (1/2)
= (225 + 9,604)(1/2)
= 99,14 N.