siłanormalna (lub po prostu normalne) to siła wywierana przez powierzchnię na obiekt. Kiedy przyłożymy siłę do powierzchni, wywrze ona na nas siłę reakcji w ten sam kierunek, jednak z sensnaprzeciwko. Według Trzecie prawo Newtona, siła normalna musi mieć taką samą intensywność jak siła przyłożona do powierzchni, ponadto jest zawszeprostopadły (tworzy kąt 90º) z płaszczyzną tej powierzchni.
Kiedy jakikolwiek przedmiot zostanie umieszczony na płaskiej powierzchni, zadziała siła normalna w tym samym kierunku co twój Waga, ale w przeciwnym kierunku. Tak więc normalna siła on możeanuluj siebie z siłą ciężaru, powodując, że ciało pozostaje w saldo.
Ponieważ normalna siła i waga siła działają na to samo ciało, oni nie może być traktowana jako para akcji i reakcji., ponieważ, jak ustala trzecie prawo Newtona, te pary sił może istnieć tylko w różnych ciałach. Poniżej zrozumiemy zależność między normalną a wagą, jednak aby lepiej zrozumieć treść tego tekstu, sugerujemy przeczytanie o naszym artykuł: Prawa Newtona.
Popatrzrównież:Sprawdź kilka wskazówek, jak ulepszyć naukę fizyki
normalna siła i waga siła
Jak powiedziałem, siła waga i normalna siła nie są akcją i reakcją. Chociaż te siły zawsze wydają się być ze sobą powiązane, każda kompresja może wytworzyć normalną siłę: kiedy na przykład popychamy ścianę, wywiera ona na nas normalną siłę prostopadłą do jej powierzchni.
Często słyszy się, że normalny i waga są równe i dlatego znoszą się nawzajem. Jednak to stwierdzenie to nie zawsze jest prawda. W rzeczywistości dotyczy to tylko bardzo specyficznego przypadku: kiedy jakiś przedmiot jest w równowadze i opiera się na idealnie płaskiej powierzchni, pod wyłącznym działaniem siły ciężaru. Sprawdźmy kilka przypadków, w których normalna siła nie jest równa sile ciężaru:
Kiedy jakiekolwiek ciało jest podparte na pochyłym stole, siła normalna nie odpowiada sile ciężaru, ale tylko jego składowej pionowej;
Kiedy znajdziemy się wewnątrz windy, która wykonuje przyspieszony ruch pod górę, normalna siła wywierana przez podłogę windy będzie większa niż nasza waga;
Kiedy jesteśmy w szybko zjeżdżającej windzie, siła normalna będzie miała wielkość mniejszą niż nasza waga, podobnie jak wtedy, gdy czujemy motyle w naszych żołądkach, gdy wjeżdżamy na strome zjazdy;
Siła normalna będzie mniejsza niż siła ciężaru, jeśli którakolwiek z nich pociągnie obiekt w górę. Nawet jeśli ten obiekt pozostaje nieruchomy, kompresja, jaką powoduje na ziemi, jest mniejsza.
Popatrzrównież: Zrozum, dlaczego nie czujemy, że Ziemia się obraca
Formuła normalnej siły
Nie ma określonego wzoru określającego intensywność normalnej siły działającej na ciało. Wiemy jednak, że będzie istnieć zawsze, gdy ciało pod działaniem grawitacji zostanie podparte na jakiejś powierzchni. Aby znaleźć normalny moduł siły, należy zmontować a wolny schemat ciała, czyli reprezentują siły działające na ciało i poprawnie reprezentują siłę normalną jako siłę, która tworzy kąt 90º z powierzchnią.
Wiedzieć więcej:Jak rozwiązać ćwiczenia z prawa Newtona
normalna siła w płaszczyźnie
Najczęstszym przypadkiem, w którym obiekt znajduje się na płaszczyźnie i pod wyłącznym działaniem najprostszej siły ciężaru, jest dla nas badanie siły normalnej, jak pokazano na poniższym rysunku:
W przedstawionej sytuacji widzimy, że siła ciężaru i siła normalna znoszą się nawzajem, więc w tym przypadku normalna ma taką samą intensywność jak ciężar ciała.
siła normalna na pochyłej płaszczyźnie
Gdy obiekt jest obsługiwany na powierzchniaoparty, siła ściskania, jaką wywiera na tę powierzchnię, staje się mniejsza niż gdyby była pozioma. Dzieje się tak, ponieważ siła ciężaru działająca na przedmiot rozkłada się na dwie części, a w tym przypadku siła normalna zostanie anulowana tylko z pionową składową ciężaru, jak pokazano na schemacie swobodnym, na tym rysunku:
![Na płaszczyźnie pochyłej normalna równa się składowej y ciężaru. [1]](/f/28bf903d8d23700bc084e56af1f254eb.jpg)
Jak pokazano na rysunku, siła normalna (N) i składnik y ciężaru (Ptak) działają w tym samym kierunku, więc możemy powiedzieć, że w tej sytuacji te dwie siły znoszą się nawzajem, więc normalna jest równoważna Ptak:
Normalna siła w windzie
kiedy jesteśmy w winda w stanie spoczynku, a nawet chodzenie w górę lub w dół ze stałą prędkością, normalna będzie dokładnie równa naszej wadze. Jeśli jednak winda jest przyspieszana w dowolnym kierunku (w górę lub w dół), normalna może być mniejsza lub większa niż nasza waga, jak pokazano na poniższym rysunku:
Zgodnie z wnioskiem Drugie prawo Newtona, wynikowa siła działająca na pasażera windy w każdym przypadku określi, o ile większa lub mniejsza będzie wielkość siły normalnej. Aby znaleźć wynik w każdej z sytuacji, stosujemy to prawo.
normalna praca siłowa
Jeśli jakiekolwiek ciało wsparte na poziomej powierzchni porusza się po kierunekrównolegle do tej powierzchni, normalna siła działająca na niego nie zadziała.. Wynika to z faktu, że siła normalna jest zawsze tworzona pod kątem 90° do powierzchni. Jak wiemy, definicja pracy wykonanej przez siłę mówi, że siły prostopadłe do przemieszczenia nie są w stanie wykonać pracy, co pokazuje poniższy wzór:
normalna siła i skala
kiedy wchodzimy na wagę nie mierzymy naszej wagi, a tym bardziej naszej masy, przynajmniej nie bezpośrednio. Gdybyśmy mierzyli którąkolwiek z tych wielkości, skala nie wykazałaby żadnej zmiany swojej miary, gdyby ktoś na przykład oparł się o nasze ramiona.
To, co waga faktycznie mierzy, to normalna siła przez nią wywierana, w tym celu są wyposażone najpowszechniejsze wagi sprężyny prawidłowo skalibrowany. Gdy pigułki, te sprężyny deformować, i na tej deformacji opiera się, przynajmniej pośrednio, nasza masa.
Popatrzrównież: Odkryj niektóre odkrycia w fizyce, które miały miejsce przez przypadek
Rozwiązane ćwiczenia na normalną siłę
Pytanie 1) W odniesieniu do normalnej siły sprawdź alternatywę błędny:
a) Siła normalna jest zawsze prostopadła do powierzchni.
b) Siła normalna pojawia się jako reakcja na ciężar ciała spoczywającego na powierzchni.
c) Normalny i waga nie są parą akcji i reakcji.
d) Siła normalna jest proporcjonalna do siły, z jaką obiekt ściska powierzchnię.
e) Normalna wytrzymałość nie zawsze będzie miała moduł równy wytrzymałości na ciężar.
Szablon: Literka B
Rozkład:
Jedyną błędną alternatywą na liście jest litera B, ponieważ siła normalna nie jest siłą reakcji na siłę ciężaru. W rzeczywistości siła normalna to siła reakcji ściskania, która jest przyłożona do powierzchni.
Pytanie 2) Ciało o wadze 5 kg spoczywa na płaskiej powierzchni, w miejscu gdzie grawitacja wynosi 10 m/s². Określ intensywność siły normalnej działającej na to ciało.
a) 50 N
b) 2 N
c) 20 N
d) 2,5 N
e) 25 N
Szablon: Litera a
Rozkład:
Wystarczy pamiętać, że gdy obiekt jest w równowadze i podparty na poziomej powierzchni, działająca na niego siła normalna ma natężenie równe jego ciężarowi. Sprawdź obliczenia:
Pytanie 3) Ciało o masie 5 kg spoczywa na pochyłej, gładkiej, pozbawionej tarcia powierzchni. Wiedząc, że kąt nachylenia powierzchni w stosunku do kierunku poziomego jest równy 30°, określ, jakie jest natężenie siły normalnej działającej na to ciało.
a) 50 N
b) 150 N
c) 6 N
d) 25 N
e) 15 N
Szablon: Litera D
Rozkład:
Jak stwierdzono w tekście, gdy ciało opiera się na pochyłej powierzchni, jego normalna będzie odpowiadać pionowej składowej jego ciężaru (Ptak). Ten składnik wagi można obliczyć, mnożąc wagę przez cosinus kąta nachylenia. Wiedząc, że kąt w tym przypadku wynosi 30º, a cos 30º jest równy 0,5, konieczne jest wykonanie następującego obliczenia:
Analizując wykonane obliczenia, widzimy, że dla kąta nachylenia płaszczyzny 30º natężenie siły normalny spada o połowę wartości, jaką miałby, gdyby obiekt spoczywał na powierzchni zgodnej z kierunkiem poziomy.
Przeze mnie Rafael Helerbrock
