Sådan beregnes Kontakt Force

Force, som et fysikskoncept, er beskrevet af Newtons anden lov, som siger, at acceleration resulterer, når en kraft virker på en masse. Matematisk betyder dette F = ma, selv om det er vigtigt at bemærke, at acceleration og kraft er vektormængder (dvs. de har både en størrelse og en retning i det tredimensionale rum), mens massen er en skalær mængde (dvs. kun størrelsen). I standardenheder har kraften enheder af Newtons (N), masse målt i kg (kg), og accelerationen måles i meter per sekund kvadreret (m /s ^2).

Nogle kræfter er ikke-kontaktkræfter, hvilket betyder, at de virker uden at genstandene oplever dem i direkte kontakt med hinanden. Disse kræfter omfatter tyngdekraften, den elektromagnetiske kraft og internukleære styrker. Kontaktkræfter på den anden side kræver, at objekter berører hinanden, være dette for et øjeblik (f.eks. En kugle, der rammer en mur og hopper på en mur) eller over en længere periode (som en person, der ruller et dæk op ad en bakke) .

I de fleste sammenhænge er kontaktstyrken udøvet på et bevægende objekt vektorens sum af normale og friktionskræfter. Friktionskraften virker præcist modsat bevægelsesretningerne, mens den normale kraft virker vinkelret på denne retning, hvis objektet bevæger sig vandret i forhold til tyngdekraften.

Trin 1: Bestem friktionsstyrken

Denne kraft er lig med friktionskoefficienten
μ mellem objektet og overfladen multipliceret med objektets vægt, som er dens masse multipliceret med tyngdekraften. Således F _{f = μmg. Find værdien af ​​μ ved at se det op i et online diagram som den på Engineer's Edge. Bemærk: Nogle gange skal du bruge kinetisk friktionskoefficient og andre gange skal du kende statisk friktionskoefficient.}

Antag for dette problem, at F _{f = 5 Newtons.}

Trin 2: Bestem den normale kraft

Denne kraft, F _{N, er simpelthen objektets massetider, accelerationen på grund af tyngdekraften gange vinklen mellem bevægelsesretningen og lodret gravitation vektor g, som har en værdi på 9,8 m /s ^{2. For dette problem antages det, at objektet bevæger sig vandret, så vinklen mellem bevægelsesretningen og tyngdekraften er 90 grader, som har en sinus på 1. Således F N = mg til nuværende formål. (Hvis objektet skred ned en rampe orienteret 30 grader til vandret, ville den normale kraft være mg × sin (90-30) = mg × sin 60 = mg × 0.866.)}}

Til dette problem , antage en masse på 10 kg. F _{N er derfor 10 kg × 9,8 m /s ^{2 = 98 Newtons.}}

Trin 3: Anvend den pythagoriske sætning til at bestemme størrelsen af ​​den samlede kontaktstyrke

Hvis du viser den normale kraft F _{N, der virker nedad, og friktionskraften F f virker horisontalt, er vektorsummen den hypotese, der fuldender en højre trekant, der forbinder disse kraftvektorer. Dens størrelse er således:}

(F _{N ^{2 + F f 2) (1/2),}}

Problemet er

(15 ^{2 + 98 2) (1/2)}

= (225 + 9,604) ^(1/2)

= 99,14 N.