Normální síla: v plánu, vzorci a cvičení

Sílanormální (nebo prostě normální) je vynutit, aby povrch působil na objekt. Když použijeme sílu na povrch, bude na nás působit reakční silou v stejný směr, nicméně s smyslnaproti. Podle Newtonův třetí zákonnormální síla musí mít stejnou intenzitu jako síla působící na povrch, navíc je vůbeckolmý (svírá úhel 90 °) s rovinou tohoto povrchu.

Když je nějaký předmět položen na rovný povrch, bude působit normální síla ve stejném směru jako váš Hmotnost, ale opačným směrem. Tedy normální síla můžezrušte se s váhovou silou, což způsobí, že tělo zůstane uvnitř Zůstatek.

Protože normální síla a hmotnostní síla jednají na stejném těle, oni nelze považovat za dvojici akce a reakce., protože, jak stanoví třetí Newtonův zákon, tyto dvojice sil může existovat pouze v různých tělech. Níže pochopíme vztah mezi normálem a hmotností, ale abyste mohli pochopit obsah tohoto textu jasněji, doporučujeme vám přečíst si o článek: Newtonovy zákony.

Knihy na stole to stlačují svou hmotností a stůl na ně reaguje působením normální síly.

Dívej setaky:Podívejte se na několik tipů, jak si vylepšit studium fyziky

normální síla a hmotnostní síla

Jak již bylo řečeno, silová hmotnost a normální síla nejsou akce a reakce. I když se zdá, že tyto síly vždy spolu souvisejí, jakákoli komprese může způsobit normální sílu: když například zatlačíme na zeď, bude na nás vyvíjet normální sílu, která je kolmá na její povrch.

Je běžné slyšet to normální a váhu jsou si rovni, a proto se navzájem ruší. Toto prohlášení však není to vždy pravda. Ve skutečnosti to platí pouze pro velmi specifický případ: když je nějaký předmět v rovnováze a je podepřen na dokonale rovném povrchu, pod výlučným působením síly váhy. Podívejme se na některé případy, kdy se normální pevnost nerovná hmotnosti:

• Je-li jakékoli těleso podepřeno na nakloněném stole, normální síla neodpovídá silové hmotnosti, ale pouze její svislé složce;

• Když se ocitneme uvnitř výtahu, který provádí zrychlený pohyb do kopce, bude normální síla vyvíjená podlahou výtahu větší velikosti než naše váha;

• Když jsme v rychle klesajícím výtahu, normální síla bude mít velikost menší než naše váha, podobně jako když cítíme motýly v břiše, když vstoupíme do strmého sestupu;

• Normální síla bude menší než váha, pokud některý z nich táhne předmět nahoru. I když tento objekt zůstane nehybný, jeho komprese na zemi je menší.

Dívej setaky: Pochopte, proč nemáme pocit, že se Země otáčí

Normální pevnostní vzorec

Neexistuje žádný konkrétní vzorec pro určení intenzity normální síly působící na tělo. Víme však, že bude existovat, kdykoli bude tělo pod působením gravitace podepřeno na nějakém povrchu. K nalezení modulu normální síly je nutné sestavit a diagram volného těla, tj. Představují síly působící na tělo a správně představují normální sílu jako sílu, která s povrchem svírá úhel 90 °.

Vědět více:Jak řešit Newtonova zákonná cvičení

normální síla v rovině

Případ, ve kterém je předmět v rovině a při výlučném působení nejjednodušší váhové síly, je pro nás nejběžnější studovat normální sílu, jak je znázorněno na následujícím obrázku:

V ilustrované situaci vidíme, že váhová síla a normální síla se navzájem ruší, takže v tomto případě má normál stejnou intenzitu jako tělesná hmotnost.

V letadle jsou normální a hmotnost zrušeny.

normálová síla na nakloněnou rovinu

Když je objekt podporován na povrchnaklánět, kompresní síla, kterou působí na tento povrch, se zmenší, než kdyby byla vodorovná. Stává se to proto, že váhová síla působící na objekt se rozpadne na dvě části, a v tomto případě normální síla bude zrušena pouze se svislou složkou závaží, jak je znázorněno ve schématu volného těla, na tomto obrázku:

V nakloněné rovině se normála rovná složce y hmotnosti. [1]

Jak je znázorněno na obrázku, normálová síla (N) a složka y hmotnosti (P_y) jednají stejným směrem, takže můžeme říci, že v této situaci se tyto dvě síly navzájem ruší, takže normální je ekvivalentní P_y:

Na nakloněné rovině odpovídá normála zlomku hmotnosti objektu.

Normální síla ve výtahu

když jsme v v klidu nebo dokonce při konstantní rychlosti nahoru nebo dolů, bude normální přesně odpovídat naší hmotnosti. Pokud je však výtah zrychlován v jakémkoli směru (nahoru nebo dolů), normální hodnota může být menší nebo větší než naše hmotnost, jak ukazuje následující obrázek:

Podle žádosti Newtonův druhý zákon, výsledná síla na obyvatele výtahu v každém případě určí, o kolik větší nebo menší bude velikost normální síly. Abychom v každé ze situací našli výsledek, použijeme tento zákon.

normální silová práce

Pokud se jakékoli tělo podepřené na vodorovném povrchu pohybuje po a směrparalelní na ten povrch, normální síla na ni působící nebude dělat žádnou práci.. To je způsobeno skutečností, že normálová síla je vždy vytvořena v úhlu 90 ° k povrchu. Jak víme, definice práce prováděné silou říká, že síly kolmé na posun nejsou schopné vykonávat práci, jak ukazuje tento vzorec:

Normální síla díky svému úhlu s vodorovným směrem nefunguje.

normální síla a stupnice

když vstoupíme na stupnici neměříme naši váhu, natož naši hmotnost, alespoň ne přímo. Pokud bychom měřili kteroukoli z těchto veličin, měřítko by nevykazovalo žádnou změnu v míře, kdyby se někdo měl například opřít o naše ramena.

To, co váha ve skutečnosti měří, je její normálová síla, proto jsou nejběžnější váhy vybaveny pružiny správně kalibrováno. Když prášky, tyto pružiny deformovat, a na základě této deformace se alespoň nepřímo měří naše hmotnost.

Dívej setaky: Objevte některé objevy ve fyzice, ke kterým došlo náhodou

Vyřešená cvičení na normální sílu

Otázka 1) Ve vztahu k normální síle zkontrolujte alternativu nesprávný:

a) Normální síla je vždy kolmá na povrch.

b) Normální síla se jeví jako reakce na váhu těla spočívajícího na povrchu.

c) Normální a váha nejsou akční a reakční dvojice.

d) Normální síla je úměrná síle, kterou objekt komprimuje povrch.

e) Normální pevnost nebude mít vždy modul rovný síle hmotnosti.

Šablona: Písmeno B.

Řešení:

Jedinou nesprávnou alternativou v seznamu je písmeno B, protože normální síla není reakční silou na váhovou sílu. Normální síla je ve skutečnosti tlaková reakční síla, která je umístěna na povrch.

Otázka 2) Tělo o hmotnosti 5 kg je podepřeno na rovném povrchu v místě, kde gravitace odpovídá 10 m / s². Určete intenzitu normálové síly působící na toto těleso.

a) 50 N.

b) 2 N.

c) 20 N.

d) 2,5 N

e) 25 N.

Šablona: Písmeno a

Řešení:

Stačí si pamatovat, že když je objekt v rovnováze a je podepřen na vodorovném povrchu, normální síla působící na něj má intenzitu rovnající se jeho hmotnosti. Zkontrolujte výpočet:

Výsledek na obrázku ukazuje, že normální síla se rovná 50 newtonům.

Otázka 3) Tělo o hmotnosti 5 kg je podepřeno na šikmém, hladkém povrchu bez tření. S vědomím, že úhel sklonu povrchu ve vztahu k vodorovnému směru je roven 30 °, určete, jaká je intenzita normálové síly působící na toto těleso.

a) 50 N.

b) 150 N.

c) 6 N.

d) 25 N.

e) 15 N.

Šablona: Písmeno D.

Řešení:

Jak je uvedeno v textu, je-li těleso podepřeno na šikmém povrchu, jeho normální bude odpovídat svislé složce jeho hmotnosti (P_y). Tuto váhovou složku lze vypočítat vynásobením hmotnosti kosinusem úhlu sklonu. S vědomím, že úhel je v tomto případě 30 ° a že cos 30 ° se rovná 0,5, je nutné provést následující výpočet:

Při analýze provedeného výpočtu vidíme, že pro úhel sklonu roviny 30 ° je intenzita síly normální poklesne o polovinu hodnoty, jakou by měl, kdyby objekt spočíval na povrchu zarovnaném se směrem horizontální.

Podle mě. Rafael Helerbrock