Κανονική αντοχή: σε σχέδιο, φόρμουλα και ασκήσεις

Δύναμηκανονικός (ή απλά κανονικό) είναι το αναγκάζει μια επιφάνεια να ασκεί ένα αντικείμενο. Όταν εφαρμόζουμε μια δύναμη σε μια επιφάνεια, θα ασκήσει μια δύναμη αντίδρασης πάνω μας, στο ίδια κατεύθυνση, ωστόσο με έννοιααπεναντι απο. Σύμφωνα με την Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα, η κανονική δύναμη πρέπει να έχει την ίδια ένταση με αυτήν που εφαρμόζεται στην επιφάνεια, επιπλέον, είναι πάντακάθετος (κάνει γωνία 90º) με το επίπεδο αυτής της επιφάνειας.

Όταν οποιοδήποτε αντικείμενο τοποθετηθεί σε επίπεδη επιφάνεια, η κανονική δύναμη θα ενεργήσει προς την ίδια κατεύθυνση με το δικό σας Βάρος, αλλά με την αντίθετη κατεύθυνση. Έτσι, η κανονική δύναμη αυτός μπορείακυρώστε τον εαυτό σας με τη δύναμη βάρους, αναγκάζοντας το σώμα να παραμείνει μέσα ισορροπία.

Από το φυσιολογική αντοχή και δύναμη βάρους ενεργούν στο ίδιο σώμα, αυτοί δεν μπορεί να θεωρηθεί ζεύγος δράσης και αντίδρασης., καθώς, όπως ορίζει ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα, αυτά τα ζεύγη δυνάμεων μπορεί να υπάρχει μόνο σε διαφορετικά σώματα. Παρακάτω, θα κατανοήσουμε τη σχέση μεταξύ φυσιολογικού και βάρους, ωστόσο, έτσι ώστε να μπορείτε να κατανοήσετε το περιεχόμενο αυτού του κειμένου με μεγαλύτερη σαφήνεια, προτείνουμε να διαβάσετε για το

άρθρο: Νόμοι του Νεύτωνα.

Τα βιβλία στο τραπέζι το συμπιέζουν με το βάρος τους και ο πίνακας αντιδρά εφαρμόζοντας κανονική δύναμη σε αυτά.

Κοίταεπίσης:Δείτε μερικές συμβουλές για να βελτιώσετε τη φυσική σας μελέτη

φυσιολογική αντοχή και δύναμη βάρους

Όπως ειπώθηκε, το βάρος δύναμης και η κανονική δύναμη δεν είναι δράση και αντίδραση. Παρόλο που αυτές οι δυνάμεις φαίνεται πάντα να σχετίζονται, οποιαδήποτε συμπίεση μπορεί να παράγει μια κανονική δύναμη: όταν πιέζουμε έναν τοίχο, για παράδειγμα, θα ασκήσει μια κανονική δύναμη σε μας που είναι κάθετη στην επιφάνειά του.

Είναι σύνηθες να ακούμε αυτό το φυσιολογικό και το βάρος είναι ίσες και συνεπώς ακυρώνονται μεταξύ τους. Ωστόσο, αυτή η δήλωση δεν είναι πάντα αλήθεια. Στην πραγματικότητα, αυτό ισχύει μόνο για μια πολύ συγκεκριμένη περίπτωση: όταν κάποιο αντικείμενο είναι σε ισορροπία και στηρίζεται σε μια τέλεια επίπεδη επιφάνεια, υπό την αποκλειστική δράση της δύναμης του βάρους. Ας δούμε μερικές περιπτώσεις όπου η κανονική αντοχή δεν είναι ίση με την αντοχή του βάρους:

• Όταν οποιοδήποτε σώμα στηρίζεται σε κεκλιμένο τραπέζι, η κανονική δύναμη δεν αντιστοιχεί στη δύναμη βάρους, αλλά μόνο στην κάθετη συνιστώσα.

• Όταν βρεθούμε μέσα σε έναν ανελκυστήρα που εκτελεί μια επιταχυνόμενη ανοδική κίνηση, η κανονική δύναμη που ασκείται από το δάπεδο του ανελκυστήρα θα είναι μεγαλύτερου μεγέθους από το βάρος μας.

• Όταν βρισκόμαστε σε ανελκυστήρα με γρήγορη πτώση, η κανονική δύναμη θα έχει μέγεθος μικρότερο από το βάρος μας, παρόμοιο με όταν αισθανόμαστε πεταλούδες στο στομάχι μας όταν μπαίνουμε σε απότομη κάθοδο.

• Η κανονική δύναμη θα είναι μικρότερη από τη δύναμη βάρους εάν κάποιο από αυτά τραβάει ένα αντικείμενο προς τα πάνω. Ακόμα κι αν αυτό το αντικείμενο παραμένει ακίνητο, η συμπίεση που κάνει στο έδαφος είναι μικρότερη.

Κοίταεπίσης: Καταλάβετε γιατί δεν αισθανόμαστε τη Γη να περιστρέφεται

Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)

Φόρμουλα κανονικής αντοχής

Δεν υπάρχει συγκεκριμένος τύπος για τον προσδιορισμό της έντασης της κανονικής δύναμης που δρα σε ένα σώμα. Ωστόσο, γνωρίζουμε ότι θα υπάρχει κάθε φορά που ένα σώμα, υπό τη δράση της βαρύτητας, στηρίζεται σε κάποια επιφάνεια. Για να βρείτε τη μονάδα κανονικής δύναμης, είναι απαραίτητο να συναρμολογήσετε a διάγραμμα ελεύθερου σώματος, δηλαδή, αντιπροσωπεύουν τις δυνάμεις που δρουν στο σώμα και αντιπροσωπεύουν σωστά την κανονική δύναμη ως δύναμη που σχηματίζει γωνία 90º με την επιφάνεια.

Μάθετε περισσότερα:Πώς να λύσετε τις ασκήσεις νόμου του Νεύτωνα

κανονική δύναμη στο επίπεδο

Η περίπτωση στην οποία ένα αντικείμενο βρίσκεται στο επίπεδο και υπό την αποκλειστική δράση της απλούστερης δύναμης βάρους είναι η πιο συνηθισμένη για εμάς να μελετήσουμε την κανονική δύναμη, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Στην απεικονιζόμενη κατάσταση, βλέπουμε ότι η δύναμη βάρους και η κανονική δύναμη ακυρώνονται μεταξύ τους, έτσι σε αυτή την περίπτωση το φυσιολογικό έχει την ίδια ένταση με το σωματικό βάρος.

Στο αεροπλάνο, το κανονικό και το βάρος ακυρώνονται.

κανονική δύναμη στο κεκλιμένο επίπεδο

Όταν ένα αντικείμενο υποστηρίζεται σε ένα επιφάνειακλίση, η δύναμη συμπίεσης που ασκεί σε αυτήν την επιφάνεια γίνεται μικρότερη από ό, τι αν ήταν οριζόντια. Αυτό συμβαίνει επειδή η δύναμη βάρους που δρα στο αντικείμενο χωρίζεται σε δύο, και στην περίπτωση αυτή, η κανονική δύναμη θα ακυρωθεί μόνο με το κατακόρυφο στοιχείο του βάρους, όπως φαίνεται σε ένα διάγραμμα ελεύθερου σώματος, σε αυτό το σχήμα:

Στο κεκλιμένο επίπεδο, το κανονικό ισούται με το συστατικό y του βάρους. [1]

Όπως φαίνεται στο σχήμα, η κανονική δύναμη (Ν) και το συστατικό y του βάρους (Ρ_γ) ενεργήστε προς την ίδια κατεύθυνση, έτσι μπορούμε να πούμε ότι, σε αυτήν την περίπτωση, αυτές οι δύο δυνάμεις ακυρώνουν η μία την άλλη, έτσι το κανονικό είναι ισοδύναμο με Π_γ:

Στο κεκλιμένο επίπεδο, το φυσιολογικό αντιστοιχεί σε ένα κλάσμα του βάρους του αντικειμένου.

Κανονική αντοχή στο ασανσέρ

όταν είμαστε σε ένα ανελκυστήρας σε κατάσταση ηρεμίας ή ακόμη και ανεβαίνοντας ή με σταθερή ταχύτητα, το κανονικό θα είναι ακριβώς ίσο με το βάρος μας. Ωστόσο, εάν ο ανελκυστήρας επιταχύνεται προς οποιαδήποτε κατεύθυνση (πάνω ή κάτω), το φυσιολογικό μπορεί να είναι μικρότερο ή μεγαλύτερο από το βάρος μας, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Σύμφωνα με την εφαρμογή του Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα, Η προκύπτουσα δύναμη στον επιβάτη του ανελκυστήρα σε κάθε περίπτωση θα καθορίσει πόσο μεγαλύτερο ή μικρότερο θα είναι το μέγεθος της κανονικής δύναμης. Για να βρούμε το αποτέλεσμα σε καθεμία από τις καταστάσεις, εφαρμόζουμε αυτόν τον νόμο.

κανονική αντοχή

Εάν κάποιο σώμα στηρίζεται σε οριζόντια επιφάνεια κινείται σε α κατεύθυνσηπαράλληλο σε αυτήν την επιφάνεια, η κανονική δύναμη που ενεργεί σε αυτό δεν θα λειτουργήσει.. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η κανονική δύναμη σχηματίζεται πάντα υπό γωνία 90 ° προς την επιφάνεια. Όπως γνωρίζουμε, ο ορισμός της εργασίας που γίνεται από μια δύναμη λέει ότι οι δυνάμεις κάθετες προς την μετατόπιση δεν είναι ικανές να κάνουν εργασία, όπως φαίνεται σε αυτόν τον τύπο:

Λόγω της γωνίας του με την οριζόντια κατεύθυνση, η κανονική δύναμη δεν λειτουργεί.

φυσιολογική αντοχή και κλίμακα

όταν βαδίζουμε σε μια κλίμακα δεν μετράμε το βάρος μας, πολύ λιγότερο τη μάζα μας, τουλάχιστον όχι άμεσα. Εάν μετρήσαμε οποιοδήποτε από αυτά τα μεγέθη, η κλίμακα δεν θα έδειχνε καμία αλλαγή στο μέτρο της, εάν κάποιος έπρεπε να κλίνει στους ώμους μας, για παράδειγμα.

Αυτό που μετράει πραγματικά η κλίμακα είναι η κανονική δύναμη που ασκεί, γι 'αυτό είναι εξοπλισμένες οι πιο κοινές κλίμακες ελατήρια σωστά βαθμονομημένο. Πότε χάπια, αυτά τα ελατήρια παραμόρφωση, και βασίζεται σε αυτήν την παραμόρφωση ότι, τουλάχιστον έμμεσα, μετράται η μάζα μας.

Κοίταεπίσης: Ανακαλύψτε μερικές ανακαλύψεις στη φυσική που συνέβησαν κατά λάθος

Επιλυμένες ασκήσεις με κανονική δύναμη

Ερώτηση 1) Σε σχέση με την κανονική δύναμη, ελέγξτε την εναλλακτική ανακριβής:

α) Η κανονική δύναμη είναι πάντα κάθετη στην επιφάνεια.

β) Η κανονική δύναμη εμφανίζεται ως αντίδραση στο βάρος ενός σώματος που ακουμπά σε μια επιφάνεια.

γ) Το κανονικό και το βάρος δεν είναι ζεύγος δράσης και αντίδρασης.

δ) Η κανονική δύναμη είναι ανάλογη με τη δύναμη με την οποία ένα αντικείμενο συμπιέζει μια επιφάνεια.

ε) Η κανονική αντοχή δεν θα έχει πάντα συντελεστή ίσο με την ισχύ βάρους.

Πρότυπο: Γράμμα Β

Ανάλυση:

Η μόνη λανθασμένη εναλλακτική λύση στη λίστα είναι το γράμμα Β, επειδή η κανονική δύναμη δεν είναι δύναμη αντίδρασης στη δύναμη βάρους. Στην πραγματικότητα, η κανονική δύναμη είναι μια δύναμη συμπίεσης αντίδρασης που τοποθετείται σε μια επιφάνεια.

Ερώτηση 2) Ένα σώμα 5 κιλών στηρίζεται σε μια επίπεδη επιφάνεια, σε ένα μέρος όπου η βαρύτητα ισούται με 10 m / s². Προσδιορίστε την ένταση της κανονικής δύναμης που ενεργεί σε αυτό το σώμα.

α) 50 Ν

β) 2 Ν

γ) 20 Ν

δ) 2,5 Ν

ε) 25 Ν

Πρότυπο: Γράμμα Α

Ανάλυση:

Αρκεί να θυμόμαστε ότι όταν ένα αντικείμενο βρίσκεται σε ισορροπία και στηρίζεται σε οριζόντια επιφάνεια, η κανονική δύναμη που ενεργεί πάνω του έχει ένταση ίση με το βάρος του. Ελέγξτε τον υπολογισμό:

Στο σχήμα, το αποτέλεσμα δείχνει ότι η κανονική δύναμη είναι ίση με 50 Newton.

Ερώτηση 3) Ένα σώμα με μάζα ίση με 5 kg στηρίζεται σε κεκλιμένη, λεία, χωρίς τριβή επιφάνεια. Γνωρίζοντας ότι η γωνία κλίσης της επιφάνειας σε σχέση με την οριζόντια κατεύθυνση είναι ίση με 30 °, προσδιορίστε ποια είναι η ένταση της κανονικής δύναμης που δρα σε αυτό το σώμα.

α) 50 Ν

β) 150 Β

γ) 6 Β

δ) 25 Ν

ε) 15 Ν

Πρότυπο: Γράμμα Δ

Ανάλυση:

Όπως αναφέρεται στο κείμενο, όταν ένα σώμα στηρίζεται σε κεκλιμένη επιφάνεια, το φυσιολογικό του θα αντιστοιχεί στο κατακόρυφο στοιχείο του βάρους του (P_γ). Αυτό το συστατικό βάρους μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας το βάρος με το συνημίτονο της γωνίας κλίσης. Γνωρίζοντας ότι η γωνία σε αυτήν την περίπτωση είναι 30º και ότι το cos 30º είναι ίσο με 0,5, είναι απαραίτητο να κάνουμε τον ακόλουθο υπολογισμό:

Αναλύοντας τον υπολογισμό που έγινε, μπορούμε να δούμε ότι, όταν η γωνία κλίσης του επιπέδου είναι 30º, η ένταση της δύναμης οι κανονικές πτώσεις κατά το ήμισυ της τιμής που θα είχε εάν το αντικείμενο στηριζόταν σε μια επιφάνεια ευθυγραμμισμένη με την κατεύθυνση οριζόντιος.

Από εμένα, Rafael Helerbrock