Нормальная сила в физике

Нормальная сила - это сила, которая удерживает нас от падения к центру земли. Каждая поверхность или объект, на которых мы стоим, оказывает на нас ответное воздействие. В противном случае мы бы провалились сквозь объект / поверхность из-за силы тяжести. Нормальная сила - это сила реакции, и как таковая не имеет специфической для нее формулы. Мы обсудим эти идеи далее в этой статье, а также рассмотрим несколько примеров расчета нормальной силы.

Нормальная сила реакции - определение и значение

Нормальная сила - это толчок, который поверхность (или объект) оказывает на объект, который соприкасается с ним.

Нормальная сила всегда действует перпендикулярно поверхности и от нее. Название "нормальная" буквально означает перпендикулярная. Этот принцип очень важно помнить при решении задач, связанных с нормальной силой. Нормальная сила - это тип контактной силы - два объекта или поверхности должны соприкасаться, чтобы была нормальная сила. Нормальная сила присутствует в таких простых случаях, как коробка, стоящая на столе. Гравитационная сила на коробке притягивает коробку к земле, но что-то удерживает ее от падения сквозь стол - это нормальная сила.Нормальная сила вызвана межатомными электрическими силами

Издалека, когда вы устанавливаете коробку на стол, кажется, что ничего не изменилось. Если вы посмотрите поближе, вы можете заметить, что стол немного прогибается или деформируется в зависимости от того, насколько тяжелый ящик. На атомарном уровне вес коробки заставляет атомы коробки прижиматься к атомам стола. Электронные облака внутри каждого объекта отталкиваются друг от друга и отталкиваются друг от друга. Атомы таблицы и их связи не любят, когда их изгибают из их естественной формы, поэтому они прикладывают усилия, чтобы вернуться к нормальной. Все эти крошечные электрические силы складываются вместе, создавая нормальную силу.

Есть ли у нормальной силы формула или уравнение?

Нормальная сила не имеет своей собственной конкретной формулы или уравнения. Вместо этого мы можем найти нормальную силу, используя диаграммы свободного тела и второй закон Ньютона.

Нормальная сила равна гравитационной силе, которая равна весу коробки.

Нормальная сила - это сила реакции; поверхность реагирует на любые силы, которые заставляют объект прижиматься к ней. Существует распространенное заблуждение, что нормальная сила является всего лишь реакцией на гравитационную силу. Это заблуждение легко понять, потому что даже в нашем примере выше нормальная сила равнялась весу коробки. Однако, что, если мы нажмем на поле, добавив еще одну направленную вниз силу? Коробка все равно не провалится сквозь стол, поэтому нормальная сила должна увеличиться, чтобы соответствовать весу коробки плюс нашей добавленной силе. В этом случае нормальная сила реагирует не только на гравитационную силу.

Этот принцип становится еще понятнее, если вы представляете, как горизонтально нажимаете на стену, как на изображении ниже. Когда вы упираетесь в стену, вы не проваливаетесь сквозь стену, поэтому должна быть сила, отталкивающая вас. Опять же, это связано с нормальной силой, на этот раз в горизонтальном направлении.

Гравитация всегда действует вниз, а нормальная сила всегда действует перпендикулярно поверхности. Итак, для этого примера, когда мы суммируем силы по горизонтали (ускорение по-прежнему равно 0), нормальная сила будет равна нашей толкающей силе, а гравитация вообще не будет фактором. Нормальная сила - это равная реакция на то, сколько силы мы прикладываем к стене.

Примеры нормальной силы

Мы уже объяснили два очень простых примера выше. Теперь мы рассмотрим еще пару примеров с различными вариантами нахождения нормальной силы.

Нормальная сила на склоне

Как мы находим нормальную силу для объекта на склоне, как на рисунке слева ниже? Самое важное, что нужно помнить, это то, что нормальная сила всегда действует перпендикулярно поверхности, а гравитационная сила всегда действует прямо вниз (гравитация притягивает объекты прямо к земле).

Чтобы решить для нормальной силы, мы хотим наклонить нашу систему координат, чтобы она соответствовала углу наклона поверхности. Таким образом, нормальная сила действует в направлении y, а сила трения действует в направлении x; единственная сила, которая не соответствует системе координат, - это гравитационная сила. Мы будем использовать принцип суперпозиции сил, чтобы разделить гравитационную силу на x-компоненту и y-компоненту.

Нормальная сила с ускорением

Во всех наших предыдущих примерах ящики стояли неподвижно. Если коробка движется горизонтально, а нормальная сила действует вертикально, перемещение коробки не повлияет на нормальную силу, потому что они находятся на разных осях. Однако, что произойдет, если коробка движется в том же направлении, что и нормальная сила? Допустим, наша коробка находится в лифте. Коробка весит, а лифт ускоряется со скоростью. Что такое нормальная сила?

Нормальная сила в физике - ключевые выводы

Нормальная сила - это сила, которую поверхность оказывает на объект, который соприкасается с ней. Это сила реакции на все силы, которые заставляют объект прижиматься к поверхности, а не только на гравитационную силу.
Нормальная сила всегда действует перпендикулярно поверхности и от нее.
Нормальная сила вызвана межатомными электрическими силами между объектом и поверхностью. Электронные облака каждого толкают друг друга, чтобы поверхности не сталкивались друг с другом.
Для нормальной силы нет конкретной формулы. Мы используем диаграммы свободного тела и Второй закон движения Ньютона, чтобы найти нормальную силу.