القوة الطبيعية: في الخطة والصيغة والتمارين

الخضوع لعادي (أو ببساطة عادي) هو ملف إجبار سطح ما على شيء ما. عندما نطبق قوة على سطح ، فإنها ستؤثر علىنا بقوة رد فعل ، في نفس الاتجاه، ولكن مع اشارةعكس. وفقا ل قانون نيوتن الثالث، يجب أن يكون للقوة العادية نفس الشدة المطبقة على السطح ، بالإضافة إلى أنها كذلك أبداعمودي (تصنع زاوية 90 درجة) مع مستوى هذا السطح.

عندما يتم وضع أي جسم على سطح مستو ، فإن القوة العادية ستؤثر في نفس اتجاه وزن، ولكن في الاتجاه المعاكس. وبالتالي ، القوة الطبيعية هو يستطيعألغِ نفسك مع قوة الوزن ، مما يتسبب في بقاء الجسم الرصيد.

منذ القوة الطبيعية وقوة الوزن يتصرفون على نفس الجسد لا يمكن اعتباره زوج عمل ورد فعل.، كما ينص قانون نيوتن الثالث ، هذه الأزواج من القوات يمكن أن توجد فقط في أجسام مختلفة. أدناه ، سوف نفهم العلاقة بين الوزن الطبيعي والوزن ، ومع ذلك ، حتى تتمكن من فهم محتوى هذا النص بشكل أكثر وضوحًا ، نقترح أن تقرأ عن موقعنا المقال: قوانين نيوتن.

تقوم الكتب الموجودة على الطاولة بضغطها مع وزنها ، ويتفاعل الجدول عن طريق تطبيق القوة العادية عليهم.

نظرةأيضا:تحقق من بعض النصائح لتحسين دراسة الفيزياء الخاصة بك

القوة الطبيعية وقوة الوزن

كما قيل ، قوة الوزن والقوة الطبيعية ليست فعل ورد فعل. على الرغم من أن هذه القوى تبدو دائمًا مرتبطة ببعضها البعض ، يمكن أن ينتج عن أي ضغط قوة طبيعية: عندما نضغط على جدار ، على سبيل المثال ، فإنه سيؤثر علينا بقوة طبيعية عمودية على سطحه.

ومن الشائع سماع ذلك الوزن الطبيعي متساوية وبالتالي تلغي بعضها البعض. ومع ذلك ، هذا البيان هذا ليس صحيحًا دائمًا. في الواقع ، هذا صحيح فقط في حالة محددة للغاية: عندما يكون جسم ما في حالة توازن ومدعوم على سطح مستوٍ تمامًا ، تحت التأثير الحصري لقوة الوزن. دعونا نتحقق من بعض الحالات التي لا تساوي فيها القوة الطبيعية قوة الوزن:

• عندما يتم دعم أي جسم على طاولة مائلة ، فإن القوة العادية لا تتوافق مع قوة الوزن ، ولكن فقط مع مكونها الرأسي ؛

• عندما نجد أنفسنا داخل مصعد يقوم بحركة صعود متسارعة ، فإن القوة الطبيعية التي تمارسها أرضية المصعد ستكون أكبر من وزننا ؛

• عندما نكون في مصعد سريع الانحدار ، فإن القوة العادية سيكون لها حجم أقل من وزننا ، على غرار ما نشعر به عندما نشعر بالفراشات في بطوننا عندما ندخل منحدر حاد ؛

• ستكون القوة الطبيعية أقل من قوة الوزن إذا كان أي منها يسحب الجسم لأعلى. حتى إذا ظل هذا الجسم ثابتًا ، فإن الضغط الذي يحدثه على الأرض يكون أقل.

نظرةأيضا: افهم لماذا لا نشعر بأن الأرض تدور

صيغة القوة الطبيعية

لا توجد صيغة محددة لتحديد شدة القوة الطبيعية المؤثرة على الجسم. ومع ذلك ، فإننا نعلم أنه سيكون موجودًا عندما يكون الجسم ، تحت تأثير الجاذبية ، مدعومًا على سطح ما. للعثور على وحدة القوة العادية ، من الضروري تجميع ملف مخطط الجسم الحر، أي تمثيل القوى المؤثرة على الجسم وتمثيل القوة العمودية بشكل صحيح كقوة تشكل زاوية 90 درجة مع السطح.

تعرف أكثر:كيفية حل تمارين قانون نيوتن

القوة العادية في الطائرة

الحالة التي يكون فيها الجسم على المستوى وتحت التأثير الحصري لأبسط قوة وزن هي الأكثر شيوعًا بالنسبة لنا لدراسة القوة العادية ، كما هو موضح في الشكل التالي:

في الحالة الموضحة ، نرى أن قوة الوزن والقوة العادية تلغي بعضهما البعض ، لذلك في هذه الحالة يكون للشد الطبيعي نفس شدة وزن الجسم.

في الطائرة ، يتم إلغاء الوزن الطبيعي والوزن.

القوة العادية على المستوى المائل

عندما يتم دعم كائن في ملف سطح - المظهر الخارجييميل، فإن قوة الضغط التي تمارسها على هذا السطح تصبح أصغر مما لو كانت أفقية. يحدث هذا لأن قوة الوزن المؤثرة على الجسم تنقسم إلى قسمين ، وفي هذه الحالة ، ستلغى القوة العادية فقط مع المكون الرأسي للوزن، كما هو موضح في مخطط الجسم الحر ، في هذا الشكل:

على المستوى المائل ، العمودي يساوي المكون y للوزن. [1]

كما هو موضح في الشكل ، فإن القوة العمودية (N) والمكون y للوزن (P_ذ) تعمل في نفس الاتجاه ، لذلك يمكننا القول ، في هذه الحالة ، تلغي هاتان القوتان بعضهما البعض ، وبالتالي فإن الوضع الطبيعي يعادل ص_ذ:

على المستوى المائل ، يتوافق الوضع الطبيعي مع جزء صغير من وزن الجسم.

القوة الطبيعية في المصعد

عندما نكون في المصعد في حالة الراحة أو حتى الصعود أو الهبوط بسرعة ثابتة ، فإن المعدل الطبيعي سيكون مساويًا تمامًا لوزننا. ومع ذلك ، إذا تم تسريع المصعد في أي اتجاه (أعلى أو أسفل) ، فقد يكون المعدل الطبيعي أصغر أو أكبر من وزننا ، كما هو موضح في الشكل التالي:

حسب تطبيق قانون نيوتن الثاني, ستحدد القوة الناتجة على راكب المصعد في كل حالة مقدار القوة الطبيعية التي ستكون أكبر أو أقل. للعثور على النتيجة في كل حالة من الحالات ، نطبق هذا القانون.

عمل القوة العادية

إذا تحرك أي جسم مدعوم على سطح أفقي على أ اتجاهموازى على هذا السطح ، القوة الطبيعية المؤثرة عليها لن تؤتي ثمارها.. هذا يرجع إلى حقيقة أن القوة العمودية تتشكل دائمًا بزاوية 90 درجة على السطح. كما نعلم ، فإن تعريف الشغل الذي تقوم به القوة ينص على أن القوى المتعامدة مع الإزاحة غير قادرة على القيام بالشغل ، كما هو موضح في هذه الصيغة:

بسبب زاويتها مع الاتجاه الأفقي ، فإن القوة العمودية لا تعمل.

القوة العادية والمقياس

عندما نخطو على الميزان نحن لا نقيس وزننا ، ناهيك عن كتلتنا ، على الأقل ليس بشكل مباشر. إذا كنا نقيس أيًا من هذه الأحجام ، فلن يظهر المقياس أي تغيير في قياسه إذا كان شخص ما يتكئ على أكتافنا ، على سبيل المثال.

ما يقيسه المقياس في الواقع هو القوة الطبيعية التي يمارسها ، لذلك ، تم تجهيز المقاييس الأكثر شيوعًا الينابيع معايرة بشكل صحيح. متي حبوب، هذه الينابيع تشوه، وعلى أساس هذا التشوه ، يتم قياس كتلتنا ، بشكل غير مباشر على الأقل.

نظرةأيضا: اكتشف بعض الاكتشافات في الفيزياء التي حدثت بالصدفة

تمارين حلها على القوة الطبيعية

السؤال رقم 1) فيما يتعلق بالقوة العادية ، تحقق من البديل غير صحيح:

أ) تكون القوة العادية دائمًا عمودية على السطح.

ب) تظهر القوة الطبيعية كرد فعل لوزن جسم مستريح على سطح.

ج) الوزن الطبيعي والوزن ليسا زوج عمل ورد فعل.

د) تتناسب القوة العادية مع القوة التي يضغط بها الجسم على السطح.

هـ) لن يكون للقوة الطبيعية دائمًا معامل يساوي مقاومة الوزن.

قالب: حرف الباء

القرار:

البديل الوحيد غير الصحيح في القائمة هو الحرف B ، لأن القوة العادية ليست قوة رد فعل لقوة الوزن. في الواقع ، القوة العادية هي قوة رد فعل انضغاطية يتم وضعها على سطح ما.

السؤال 2) يُدعم جسم 5 كجم على سطح مستوٍ ، في مكان تساوي فيه الجاذبية 10 م / ث². أوجد شدة القوة العمودية المؤثرة على ذلك الجسم.

أ) 50 ن

ب) 2 ن

ج) 20 ن

د) 2.5 نيوتن

هـ) 25 ن

قالب: الحرف ا

القرار:

يكفي أن نتذكر أنه عندما يكون الجسم في حالة توازن ومدعوم على سطح أفقي ، فإن القوة العمودية المؤثرة عليه تكون ذات شدة مساوية لوزنه. تحقق من الحساب:

في الشكل ، توضح النتيجة أن القوة العمودية تساوي 50 نيوتن.

السؤال 3) جسم كتلته 5 كجم يتم دعمه على سطح مائل ، أملس ، عديم الاحتكاك. مع العلم أن زاوية ميل السطح بالنسبة إلى الاتجاه الأفقي تساوي 30 درجة ، فأوجد شدة القوة العمودية المؤثرة على هذا الجسم.

أ) 50 ن

ب) 150 نيوتن

ج) 6 ن

د) 25 ن

هـ) 15 ن

قالب: الحرف د

القرار:

كما هو مذكور في النص ، عندما يتم دعم الجسم على سطح مائل ، فإن وضعه الطبيعي يتوافق مع المكون الرأسي لوزنه (P_ذ). يمكن حساب مكون الوزن هذا بضرب الوزن في جيب تمام زاوية الانحدار. مع العلم أن الزاوية في هذه الحالة هي 30º وأن cos 30º يساوي 0.5 ، من الضروري أن نقوم بالحسابات التالية:

عند تحليل الحسابات التي تم إجراؤها ، يمكننا أن نرى أنه عندما تكون زاوية ميل المستوى 30 درجة ، فإن شدة القوة ينخفض ​​المعدل الطبيعي بمقدار نصف القيمة التي كان سيحصل عليها إذا كان الجسم يستريح على سطح محاذٍ للاتجاه عرضي.

بي. رافائيل هيلربروك