חוזק תקין: בתכנית, בפורמולה ובתרגילים

כוחנוֹרמָלִי (או פשוט נורמלי) הוא ה לכפות משטח שמפעיל על עצם. כאשר אנו מפעילים כוח על פני השטח, הוא יפעיל עלינו כוח תגובה, ב אותו כיווןאולם עם לָחוּשׁמול. על פי החוק השלישי של ניוטוןהכוח הרגיל חייב להיות בעל עוצמה זהה לזו המופעלת על פני השטח, בנוסף, הוא כן אֵיִ פַּעַםאֲנָכִי (הוא עושה זווית של 90 מעלות) עם המישור של המשטח הזה.

כאשר כל חפץ מונח על משטח ישר, הכוח הרגיל יפעל באותו כיוון כמו שלך מִשׁקָל, אבל בכיוון ההפוך. לפיכך, הכוח הרגיל הוא יכולבטל את עצמך עם כוח המשקל, מה שגורם לגוף להישאר בפנים איזון.

מאז חוזק נורמלי ועוצמת משקל לפעול על אותו גוף, הם לא יכול להיחשב כצמד פעולה ותגובה.שכן, כפי שקובע החוק השלישי של ניוטון, זוגות הכוחות הללו יכול להתקיים רק בגופים שונים. להלן נבין את הקשר בין נורמלי למשקל, אולם כדי שתוכלו להבין את תוכן הטקסט הזה בצורה ברורה יותר, אנו ממליצים שתקראו על מאמר: חוקי ניוטון.

הספרים שעל השולחן דוחסים אותו במשקלם, והשולחן מגיב באמצעות הפעלת כוח רגיל עליהם.

תראהגַם:בדוק כמה טיפים לשיפור לימודי הפיזיקה שלך

חוזק נורמלי ועוצמת משקל

כאמור, משקל כוח ועוצמה רגילה אינם פעולה ותגובה

. למרות שנראה שכוחות אלה קשורים תמיד, כל דחיסה יכולה לייצר כוח רגיל: כאשר אנו דוחפים קיר, למשל, הוא יפעיל עלינו כוח נורמלי הניצב לפניו.

מקובל לשמוע כי נורמלי ומשקל שווים ולכן מבטלים זה את זה. עם זאת, הצהרה זו זה לא תמיד נכון. למעשה, זה נכון רק במקרה מאוד ספציפי: כאשר אובייקט כלשהו נמצא באיזון ונתמך על משטח שטוח לחלוטין, תחת פעולה בלעדית של כוח המשקל. בואו לבדוק כמה מקרים בהם חוזק רגיל אינו שווה לעוצמת משקל:

• כאשר גוף כלשהו נתמך על שולחן נוטה, הכוח הרגיל אינו תואם את כוח המשקל, אלא רק את המרכיב האנכי שלו;

• כאשר אנו מוצאים את עצמנו בתוך מעלית שמבצעת תנועה מואצת בעלייה, הכוח הרגיל שמפעילה רצפת המעלית יהיה בעוצמה גדולה יותר ממשקלנו;

• כאשר אנו נמצאים במעלית שיורדת במהירות, הכוח הרגיל יהיה בעוצמה פחות ממשקלנו, בדומה לכשאנו חשים פרפרים בבטן כשאנחנו נכנסים לירידה תלולה;

• הכוח הרגיל יהיה פחות מכוח המשקל אם כל אלה מושכים חפץ כלפי מעלה. גם אם האובייקט הזה נשאר נייח, הדחיסה שהוא עושה על הקרקע היא פחותה.

תראהגַם: להבין מדוע אנחנו לא מרגישים שכדור הארץ מסתובב

נוסחת חוזק רגיל

אין נוסחה ספציפית לקביעת עוצמת הכוח הרגיל הפועל על גוף. עם זאת, אנו יודעים שהוא יתקיים בכל פעם שגוף, תחת פעולת כוח הכבידה, נתמך על משטח כלשהו. כדי למצוא את מודול הכוח הרגיל, יש צורך להרכיב א תרשים גוף חופשיכלומר מייצגים את הכוחות הפועלים על הגוף ומייצגים נכון את הכוח הרגיל ככוח היוצר זווית של 90 מעלות עם המשטח.

יודע יותר:כיצד לפתור את תרגילי החוק של ניוטון

כוח נורמלי במישור

המקרה בו אובייקט נמצא על המטוס ותחת פעולה בלעדית של כוח המשקל הפשוט ביותר הוא הנפוץ ביותר עבורנו לחקור את הכוח הרגיל, כפי שמוצג באיור הבא:

במצב המוצג אנו רואים שכוח המשקל והכוח הנורמלי מבטלים זה את זה, ולכן במקרה זה לנורמה אותה עוצמה כמו משקל הגוף.

במטוס, נורמלי ומשקל מבוטלים.

כוח נורמלי במישור הנטוי

כאשר אובייקט נתמך על א משטחנשען, כוח הדחיסה שהוא מפעיל על משטח זה הופך לקטן יותר מאשר היה אופקי. זה קורה מכיוון שכוח המשקל הפועל על האובייקט מתפרק לשניים, ובמקרה זה, הכוח הרגיל יבוטל רק עם הרכיב האנכי של המשקל, כפי שמוצג בתרשים של גוף חופשי, באיור זה:

במישור המשופע, הנורמלי שווה למרכיב y במשקל. [1]

כפי שמוצג באיור, הכוח הרגיל (N) ורכיב ה- y של המשקל (P_y) פועלים באותו כיוון, כך שנוכל לומר שבמצב זה שני הכוחות הללו מבטלים זה את זה, כך שהנורמלי שווה ערך פ_y:

במישור המשופע, הנורמלי מתאים לשבריר ממשקל האובייקט.

חוזק תקין במעלית

כשאנחנו ב מעלית במנוחה או אפילו לעלות או לרדת במהירות קבועה, הרגיל יהיה שווה בדיוק למשקל שלנו. עם זאת, אם מואצת המעלית לכיוון כלשהו (למעלה או למטה), הנורמה עשויה להיות קטנה או גדולה ממשקלנו, כפי שמוצג באיור הבא:

על פי היישום של החוק השני של ניוטון, הכוח המתקבל על נוסע המעלית בכל מקרה יקבע כמה גודל הכוח הרגיל גדול או פחות. כדי למצוא את התוצאה בכל אחד מהמצבים, אנו מיישמים חוק זה.

עבודת כוח רגילה

אם גוף כלשהו הנתמך על משטח אופקי נע על גבי כיווןמַקְבִּיל למשטח הזה, הכוח הרגיל הפועל עליו לא יעשה שום עבודה.. זאת בשל העובדה שהכוח הרגיל נוצר תמיד בזווית של 90 מעלות לפני השטח. כידוע, הגדרת העבודה שנעשתה על ידי כוח אומרת שכוחות בניצב לתזוזה אינם מסוגלים לבצע עבודה, כפי שמוצג בנוסחה זו:

בגלל הזווית שלו עם הכיוון האופקי, הכוח הרגיל לא עובד.

חוזק נורמלי והסולם

כשאנחנו דורכים על סולם אנחנו לא מודדים את המשקל שלנו, ועוד פחות את המסה שלנו, לפחות לא באופן ישיר. אם היינו מודדים אחת מהגדלים הללו, הסולם לא היה מראה שום שינוי במידתו אם מישהו היה נשען על כתפינו, למשל.

מה שהסולם מודד בפועל הוא הכוח הרגיל המופעל על ידו, לשם כך מצוידים המאזניים הנפוצים ביותר מעיינות מכויל כהלכה. מתי כדורים, המעיינות האלה לְעַוֵת צוּרָה, ומבוסס על העיוות הזה נמדדת, לפחות בעקיפין, המסה שלנו.

תראהגַם: גלה כמה תגליות בפיזיקה שהתרחשו במקרה

תרגילים שנפתרו בעוצמה רגילה

שאלה 1) ביחס לכוח רגיל, בדוק את החלופה לֹא נָכוֹן:

א) כוח רגיל תמיד מאונך לפני השטח.

ב) כוח רגיל מופיע כתגובה למשקלו של גוף המונח על פני השטח.

ג) תקין ומשקל אינם זוג פעולה ותגובה.

ד) כוח רגיל הוא פרופורציונאלי לכוח שבאמצעותו אובייקט דוחס משטח.

ה) חוזק רגיל לא תמיד יהיה בעל מודול השווה לחוזק המשקל.

תבנית: אות ב '

פתרון הבעיה:

האלטרנטיבה השגויה היחידה ברשימה היא האות ב ', מכיוון שהכוח הרגיל אינו כוח תגובה לכוח המשקל. למעשה, הכוח הרגיל הוא כוח תגובה דחיסה המונח על משטח.

שאלה 2) גוף של 5 ק"ג נתמך על משטח ישר, במקום שבו כוח הכבידה שווה ל- 10 מ"ר. קבע את עוצמת הכוח הרגיל הפועל על אותו גוף.

א) 50 נ '

ב) 2 נ

ג) 20 נ

ד) 2.5 נ '

ה) 25 נ

תבנית: מכתב

פתרון הבעיה:

מספיק לזכור שכאשר אובייקט נמצא בשיווי משקל ונתמך על משטח אופקי, הכוח הרגיל הפועל עליו הוא בעוצמה השווה למשקלו. בדוק את החישוב:

באיור, התוצאה מראה שהכוח הרגיל שווה ל 50 ניוטון.

שאלה 3) גוף עם מסה השווה ל -5 ק"ג נתמך על משטח נוטה, חלק וללא חיכוך. בידיעה שזווית הנטייה של המשטח ביחס לכיוון האופקי שווה ל 30 °, קבע מהי עוצמת הכוח הרגיל הפועל על גוף זה.

א) 50 נ '

ב) 150 נ '

ג) 6 נ

ד) 25 נ

ה) 15 נ

תבנית: אות ד

פתרון הבעיה:

כאמור בטקסט, כאשר גוף נתמך על גבי משטח נוטה, נורמליו יתאים למרכיב האנכי של משקלו (P_y). ניתן לחשב רכיב משקל זה על ידי הכפלת המשקל בקוסינוס של זווית השיפוע. בידיעה שהזווית במקרה זה היא 30º וכי cos 30º שווה ל- 0.5, נדרש לבצע את החישוב הבא:

בניתוח החישוב שבוצע, אנו יכולים לראות שכאשר זווית הנטייה של המטוס היא 30 מעלות, עוצמת הכוח טיפות רגילות בחצי מהערך שהיה לו אם האובייקט נח על משטח מיושר לכיוון אופקי.

על ידי רפאל הלרברוק