Sisältö
- Vaihe 1: Määritä kitkavoima
- Vaihe 2: Määritä normaalivoima
- Vaihe 3: Käytä Pythagora-lausetta kokonaiskontaktivoiman suuruuden määrittämiseen
Voima fysiikan käsitteenä kuvataan Newtonin toisella lailla, jonka mukaan kiihtyvyys syntyy, kun voima vaikuttaa massaan. Matemaattisesti tämä tarkoittaa F = ma, vaikka on tärkeätä huomata, että kiihtyvyys ja voima ovat vektorimääriä (ts. Niillä on sekä suuruus että suunta kolmiulotteisessa tilassa), kun taas massa on skalaarimäärä (ts. Sillä on vain suuruusluokka). Vakioyksiköissä voimalla on yksikköä newtonia (N), massa kilogrammoina (kg) ja kiihtyvyys mitataan metreinä sekunnissa neliö (m / s2).
Jotkut voimat ovat kosketuksettomia voimia, mikä tarkoittaa, että ne toimivat ilman, että koettavat esineet ovat suorassa kosketuksessa toisiinsa. Nämä voimat sisältävät painovoiman, sähkömagneettisen voiman ja ydinvoimat. Toisaalta kontaktivoimat vaativat esineitä koskettamaan toisiaan, olipa kyseessä vain hetkellinen (kuten pallo osuu ja pomppii seinältä) tai pidemmän ajan (esimerkiksi henkilö, joka vierittää renkaan mäkeä kohti) .
Useimmissa miinuksissa liikkuvaan esineeseen kohdistuva kosketusvoima on normaalien ja kitkavoimien vektorisumma. Kitkavoima vaikuttaa tarkalleen liikesuuntia vastapäätä, kun taas normaali voima toimii kohtisuorassa tähän suuntaan, jos esine liikkuu vaakatasossa painovoiman suhteen.
Vaihe 1: Määritä kitkavoima
Tämä voima on yhtä suuri kuin kitkakerroin μ esineen ja pinnan välillä kerrottuna esineen painolla, joka on sen massa kerrottuna painovoimalla. Siten Ff = μmg. Löydä μ-arvo etsimällä se online-kaavioon, kuten esimerkiksi Engineers Edge -karttaan. merkintä: Joskus joudut käyttämään kineettisen kitkan kerrointa, ja toisinaan sinun on tiedettävä staattisen kitkan kerroin.
Oletetaan tässä ongelmassa, että Ff = 5 Newtonia.
Vaihe 2: Määritä normaalivoima
Tämä voima, FN, on yksinkertaisesti esineiden massa kerrottuna painovoimasta johtuvan kiihtyvyyden ja liikesuunnan ja pystysuuntaisen painovoimavektorin g välisen kulman sinin kanssa, jonka arvo on 9,8 m / s2. Oletetaan tässä ongelmassa, että esine liikkuu vaakasuoraan, joten liikesuunnan ja painovoiman välinen kulma on 90 astetta, jonka sini on 1. Näin ollen FN = mg nykyisiin tarkoituksiin. (Jos esine liukui alas 30 astetta kohti vaakatasoa suuntautuvan rampin alas, normaali voima olisi mg × sin (90 - 30) = mg × sin 60 = mg × 0,866.)
Oletetaan, että tämän ongelman massa on 10 kg. FN on siis 10 kg × 9,8 m / s2 = 98 Newtonia.
Vaihe 3: Käytä Pythagora-lausetta kokonaiskontaktivoiman suuruuden määrittämiseen
Jos kuvaa normaalin voiman FN vaikuttavat alaspäin ja kitkavoima Ff vaakatasossa toimivana vektorisummana on hypoteenus, joka muodostaa oikean kolmion, joka yhdistää nämä voimavektorit. Sen suuruus on siten:
(FN2 + Ff2)(1/2) ,
mikä tässä ongelmassa on
(152 + 982) (1/2)
= (225 + 9,604)(1/2)
= 99,14 N.