Πώς υπολογίζετε το μέγεθος της κανονικής δύναμης;
1. Ορισμός:
Η κανονική δύναμη είναι μια δύναμη επαφής που δρα την κάθετη στην επιφάνεια της επαφής μεταξύ δύο αντικειμένων. Είναι η δύναμη που εμποδίζει ένα αντικείμενο να περάσει από ένα άλλο.
2. Ισορροπία:
Στις περισσότερες περιπτώσεις, η κανονική δύναμη καθορίζεται από την κατάσταση της ισορροπίας. Αυτό σημαίνει ότι η καθαρή δύναμη που δρουν σε ένα αντικείμενο είναι μηδέν.
3. Δωρεάν διάγραμμα σώματος:
Για να υπολογίσετε την κανονική δύναμη, πρέπει να σχεδιάσετε ένα ελεύθερο διάγραμμα σώματος του αντικειμένου. Αυτό το διάγραμμα πρέπει να περιλαμβάνει όλες τις δυνάμεις που δρουν στο αντικείμενο, συμπεριλαμβανομένης της βαρύτητας, των εφαρμοσμένων δυνάμεων και της κανονικής δύναμης.
4. Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα:
Εφαρμόστε το δεύτερο νόμο κίνησης του Νεύτωνα (F =MA) στο αντικείμενο προς την κατεύθυνση κάθετη προς την επιφάνεια της επαφής. Το άθροισμα των δυνάμεων προς αυτή την κατεύθυνση πρέπει να είναι μηδέν για να είναι σε ισορροπία το αντικείμενο.
5. Υπολογισμοί:
Ακολουθούν μερικά κοινά σενάρια και πώς να υπολογίσετε την κανονική δύναμη:
* Αντικείμενο σε μια οριζόντια επιφάνεια:
* Κανονική δύναμη =βάρος του αντικειμένου:
* N =mg
* Όπου n είναι η κανονική δύναμη, m είναι η μάζα του αντικειμένου και το G είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (9,8 m/s²).
* Αντικείμενο σε κεκλιμένο επίπεδο:
* Κανονική δύναμη =βάρος του αντικειμένου * συνημίτονο της γωνίας κλίσης:
* N =mg * cos (θ)
* όπου θ είναι η γωνία μεταξύ του κεκλιμένου επιπέδου και του οριζόντιου.
* αντικείμενο που ωθείται ή τραβήχτηκε:
* Κανονική δύναμη =βάρος του αντικειμένου + (Εφαρμοσμένη δύναμη * ημιτονοειδές της γωνίας μεταξύ της εφαρμοσμένης δύναμης και του φυσιολογικού):
* N =mg + f_applied * sin (θ)
* Αυτό εξετάζει την περίπτωση όπου μια εφαρμοζόμενη δύναμη έχει ένα συστατικό κάθετο στην επιφάνεια.
Παράδειγμα:
Ας πούμε ότι έχετε ένα κουτί 10 κιλών που στηρίζεται σε οριζόντιο τραπέζι. Η κανονική δύναμη που δρουν στο κουτί είναι:
* N =mg =(10 kg) (9,8 m/s2) =98 n
Σημαντικά σημεία:
* Η κανονική δύναμη δεν είναι πάντα ίση με το βάρος: Αυτό ισχύει μόνο όταν η επιφάνεια είναι οριζόντια και δεν υπάρχουν άλλες δυνάμεις που ενεργούν κάθετες στην επιφάνεια.
* Η κανονική δύναμη είναι πάντα κάθετη στην επιφάνεια: Δεν έχει ένα συστατικό παράλληλο με την επιφάνεια.
* Η κανονική δύναμη μπορεί να είναι μηδενική: Εάν ένα αντικείμενο βρίσκεται σε ελεύθερη πτώση, δεν υπάρχει κανονική δύναμη που να ενεργεί σε αυτό.
Θυμηθείτε: Ο υπολογισμός της φυσιολογικής δύναμης μπορεί να είναι πιο περίπλοκος σε καταστάσεις που περιλαμβάνουν πολλαπλές δυνάμεις και κεκλιμένα επίπεδα. Πάντα να σχεδιάζετε ένα ελεύθερο διάγραμμα σώματος και να εφαρμόσετε τους νόμους του Νεύτωνα για να καθορίσετε τις εμπλεκόμενες δυνάμεις.
