Πώς να υπολογίσετε την κανονική δύναμη που ενεργεί σε ένα αντικείμενο που κρατιέται εναντίον ενός τοίχου που δόθηκε μάζα και δύναμη;
Κατανόηση των δυνάμεων
* Βάρος (FG): Αυτή είναι η δύναμη που οφείλεται στη βαρύτητα που ενεργεί στο αντικείμενο, που υπολογίζεται ως FG =MG (όπου m είναι η μάζα και το G είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας, περίπου 9,8 m/s2).
* Εφαρμοσμένη δύναμη (FA): Αυτή είναι η δύναμη που υποβάλλετε αίτηση για να κρατήσετε το αντικείμενο στον τοίχο.
* Κανονική δύναμη (FN): Αυτή είναι η δύναμη που ασκείται από τον τοίχο στο αντικείμενο, ενεργώντας κάθετα στην επιφάνεια του τοίχου.
σενάριο:
Φανταστείτε ότι πιέζετε ένα αντικείμενο εναντίον ενός τοίχου. Το αντικείμενο δεν κινείται, που σημαίνει ότι είναι σε ισορροπία. Αυτό σημαίνει ότι οι δυνάμεις που ενεργούν σε αυτό είναι ισορροπημένες.
Δωρεάν διάγραμμα σώματος:
* Σχεδιάστε ένα ελεύθερο διάγραμμα σώματος του αντικειμένου. Αυτό θα σας βοηθήσει να απεικονίσετε τις εμπλεκόμενες δυνάμεις.
* Θα έχετε το βάρος (FG) που ενεργεί προς τα κάτω, την εφαρμοζόμενη δύναμη (FA) που ενεργεί οριζόντια προς τον τοίχο και η κανονική δύναμη (FN) που ενεργεί κάθετα μακριά από τον τοίχο.
Υπολογισμοί
1. Οριζόντιες δυνάμεις: Δεδομένου ότι το αντικείμενο δεν κινείται οριζόντια, η εφαρμοζόμενη δύναμη (FA) και το οριζόντιο συστατικό της κανονικής δύναμης (FN_Horizontal) πρέπει να είναι ίσο και αντίθετο:
* Fa =fn_horizontal
2. κατακόρυφες δυνάμεις: Το αντικείμενο δεν κινείται κάθετα, που σημαίνει ότι το κατακόρυφο συστατικό της κανονικής δύναμης (FN_vertical) πρέπει να ισούται με το βάρος (FG):
* Fn_vertical =fg =mg
3. Βρίσκοντας τη συνολική κανονική δύναμη: Για να αποκτήσετε τη συνολική κανονική δύναμη, χρησιμοποιήστε το θεώρημα Pythagorean:
* Fn² =fn_horizontal² + fn_vertical²
* Fn² =FA2 + (mg) ²
* Fn =√ (FA2 + (mg) ²)
Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα αντικείμενο 5 κιλών που πιέζετε έναν τοίχο με δύναμη 20 Newton.
1. βάρος: Fg =5 kg * 9,8 m/s² =49 n
2. Κανονική δύναμη: Fn =√ (20² + (49) ²) ≈ 53,2 n
Σημαντικές σημειώσεις:
* Η γωνία με την οποία πιέζετε το αντικείμενο θα επηρεάσει τον υπολογισμό. Εάν δεν πιέζετε οριζόντια, θα πρέπει να εξετάσετε τη γωνία και να χρησιμοποιήσετε την τριγωνομετρία.
* Αυτός ο υπολογισμός υποθέτει ότι ο τοίχος είναι απόλυτα ομαλός και ότι δεν υπάρχει τριβή μεταξύ του αντικειμένου και του τοίχου. Στην πραγματικότητα, θα υπάρχει πάντα κάποια τριβή, η οποία θα επηρεάσει ελαφρώς την κανονική δύναμη.
