Innhold
- Trinn 1: Bestem friksjonsstyrken
- Trinn 2: Bestem normalkraften
- Trinn 3: Bruk det Pythagorean teorem for å bestemme størrelsen på den samlede kontaktstyrken
Kraft, som et fysikkbegrep, er beskrevet av Newtons andre lov, som sier at akselerasjon blir resultat når en styrke virker på en masse. Matematisk betyr dette F = ma, selv om det er viktig å merke seg at akselerasjon og kraft er vektormengder (dvs. at de har både en størrelsesorden og en retning i tredimensjonalt rom) mens massen er en skalær mengde (dvs. den har en bare størrelsesorden). I standardenheter har kraft enheter Newton (N), masse målt i kilogram (kg), og akselerasjonen måles i meter per sekund i kvadratet (m / s2).
Noen krefter er ikke-kontakt krefter, noe som betyr at de handler uten at objektene opplever dem i direkte kontakt med hverandre. Disse kreftene inkluderer tyngdekraft, den elektromagnetiske kraften og internukleære krefter. Kontakt krefter derimot krever at gjenstander berører hverandre, det være seg på et øyeblikk (for eksempel en ball som slår og spretter fra en vegg) eller over en lengre periode (for eksempel en person som ruller et dekk opp en bakke) .
I de fleste ulemper er kontaktkraften som utøves på et bevegelig objekt vektorsummen av normale krefter og friksjonskrefter. Friksjonskraften virker nøyaktig motsatt av bevegelsesretningene, mens normalkraften virker vinkelrett på denne retningen hvis objektet beveger seg horisontalt med hensyn til tyngdekraften.
Trinn 1: Bestem friksjonsstyrken
Denne kraften er lik friksjonskoeffisient μ mellom objektet og overflaten ganget med gjenstandenes vekt, som er dens masse multiplisert med tyngdekraften. Dermed Ff = μmg. Finn verdien av μ ved å slå den opp i et online diagram som for eksempel hos Engineers Edge. Merk: Noen ganger må du bruke kinetisk friksjonskoeffisient, og andre ganger må du kjenne statisk friksjonskoeffisient.
Anta for dette problemet at Ff = 5 Newton.
Trinn 2: Bestem normalkraften
Denne styrken, FN, er ganske enkelt objektene massen ganger akselerasjonen på grunn av tyngdekraften ganger sinusen i vinkelen mellom bevegelsesretningen og den vertikale tyngdekraftvektoren g, som har en verdi på 9,8 m / s2. For dette problemet, antar at objektet beveger seg horisontalt, så vinkelen mellom bevegelsesretningen og tyngdekraften er 90 grader, som har en sinus på 1. Dermed FN = mg for nåværende formål. (Hvis objektet skulle gli nedover en rampe orientert 30 grader mot horisontalen, ville normalkraften være mg × sin (90 - 30) = mg × sin 60 = mg × 0,866.)
For dette problemet, antar du en masse på 10 kg. FN er derfor 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 Newton.
Trinn 3: Bruk det Pythagorean teorem for å bestemme størrelsen på den samlede kontaktstyrken
Hvis du ser på normalkraften FN som virker nedover og friksjonskraften Ff som virker horisontalt, er vektorsummen hypotenusen som fullfører en høyre trekant som forbinder disse kraftvektorene. Størrelsen er således:
(FN2 + Ff2)(1/2) ,
som for dette problemet er
(152 + 982) (1/2)
= (225 + 9,604)(1/2)
= 99,14 N.