Innehåll
- Steg 1: Bestäm friktionsstyrkan
- Steg 2: Bestäm normalkraften
- Steg 3: Tillämpa Pythagorean teorem för att bestämma storleken på den totala kontaktkraften
Kraft, som ett fysikbegrepp, beskrivs av Newtons andra lag, som säger att acceleration uppstår när en kraft verkar på en massa. Matematiskt betyder detta F = ma, även om det är viktigt att notera att acceleration och kraft är vektorkvantiteter (dvs. de har både en storlek och en riktning i tredimensionellt rymd) medan massan är en skalmängd (dvs. den har en endast storleken). I standardenheter har kraften enheter av Newton (N), massa i mätt i kilogram (kg), och accelerationen mäts i meter per sekund kvadrat (m / s2).
Vissa krafter är icke-kontaktkrafter, vilket innebär att de agerar utan att föremålen upplever att de är i direkt kontakt med varandra. Dessa krafter inkluderar gravitation, den elektromagnetiska kraften och internukleära krafter. Kontaktkrafter kräver å andra sidan föremål att beröra varandra, vare sig det är för ett ögonblick (till exempel en boll som slår och studsar mot en vägg) eller under en längre period (till exempel en person som rullar ett däck uppför en kulle) .
I de flesta nackdelar är kontaktkraften som utövas på ett rörligt objekt vektorsumman av normala och friktionskrafter. Friktionskraften verkar exakt motsatta rörelseriktningarna, medan normalkraften verkar vinkelrätt mot denna riktning om objektet rör sig horisontellt med avseende på tyngdkraften.
Steg 1: Bestäm friktionsstyrkan
Denna kraft är lika med friktionskoefficient μ mellan objektet och ytan multiplicerat med objektets vikt, vilket är dess massa multiplicerat med tyngdkraften. Således Ff = μmg Hitta värdet på μ genom att slå upp det i ett onlinediagram som det på Engineers Edge. Notera: Ibland måste du använda kinetisk friktionskoefficient och vid andra tillfällen måste du känna till statisk friktionskoefficient.
Antag för detta problem att Ff = 5 Newton.
Steg 2: Bestäm normalkraften
Denna kraft, FN, är helt enkelt föremålen massa gånger accelerationen beroende på tyngdkraften gånger sinus i vinkeln mellan rörelseriktningen och den vertikala tyngdkraftsvektorn g, som har ett värde av 9,8 m / s2. För detta problem antar du att objektet rör sig horisontellt, så att vinkeln mellan rörelseriktningen och tyngdkraften är 90 grader, som har en sinus på 1. Således FN = mg för nuvarande ändamål. (Om föremålet glider ned en ramp som är orienterad 30 grader mot horisontalen, skulle normalkraften vara mg × sin (90 - 30) = mg × sin 60 = mg × 0,866.)
För detta problem antar du en massa på 10 kg. FN är därför 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 Newton.
Steg 3: Tillämpa Pythagorean teorem för att bestämma storleken på den totala kontaktkraften
Om du ser på normalkraften FN agerar nedåt och friktionskraften Ff verkar horisontellt är vektorsumman hypotenusen som fullbordar en höger triangel som sammanfogar dessa kraftvektorer. Dess storlek är således:
(FN2 + Ff2)(1/2) ,
vilket för detta problem är
(152 + 982) (1/2)
= (225 + 9,604)(1/2)
= 99,14 N.