วิธีการคำนวณแรงปะทะ

เนื้อหา

• ขั้นตอนที่ 1: กำหนดแรงเสียดทาน
• ขั้นตอนที่ 2: กำหนดกำลังปกติ
• ขั้นตอนที่ 3: นำทฤษฎีบทพีทาโกรัสมาใช้ในการกำหนดขนาดของแรงปะทะโดยรวม

แรงตามแนวคิดฟิสิกส์ถูกอธิบายโดยกฎข้อที่สองของนิวตันซึ่งระบุว่าการเร่งความเร็วเป็นผลมาจากแรงกระทำโดยมวล ในทางคณิตศาสตร์นี่หมายถึง F = ma แม้ว่ามันจะเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าการเร่งความเร็วและแรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ (กล่าวคือมีทั้งขนาดและทิศทางในพื้นที่สามมิติ) ในขณะที่มวลเป็นปริมาณสเกลาร์ ขนาดเท่านั้น) ในหน่วยมาตรฐานแรงมีหน่วยของนิวตัน (N) มวลในหน่วยที่วัดเป็นกิโลกรัม (กิโลกรัม) และความเร่งจะถูกวัดเป็นเมตรต่อวินาทีกำลังสอง (m / s²).

กองกำลังบางอย่างเป็นกองกำลังที่ไม่ติดต่อซึ่งหมายความว่าพวกเขากระทำโดยไม่มีวัตถุที่ประสบพวกเขากำลังติดต่อโดยตรงกับแต่ละอื่น ๆ แรงเหล่านี้รวมถึงแรงโน้มถ่วงแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์ ในทางกลับกันกองกำลังสัมผัสต้องการวัตถุที่จะสัมผัสซึ่งกันและกันเป็นเพียงชั่วขณะนี้ (เช่นลูกบอลกระทบและกระดอนผนัง) หรือเป็นระยะเวลานาน (เช่นคนกลิ้งยางขึ้นเขา) .

ในข้อเสียส่วนใหญ่แรงปะทะที่กระทำกับวัตถุเคลื่อนที่คือผลรวมเวกเตอร์ของแรงปกติและแรงเสียดทาน แรงเสียดทานทำหน้าที่ตรงข้ามกับทิศทางของการเคลื่อนที่ในขณะที่แรงปกติทำหน้าที่ตั้งฉากกับทิศทางนี้หากวัตถุเคลื่อนที่ในแนวนอนด้วยความเคารพต่อแรงโน้มถ่วง

ขั้นตอนที่ 1: กำหนดแรงเสียดทาน

แรงนี้มีค่าเท่ากับ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μระหว่างวัตถุและพื้นผิวคูณด้วยน้ำหนักวัตถุซึ่งเป็นมวลคูณด้วยแรงโน้มถ่วง ดังนั้นฉ_ฉ = μmg ค้นหาค่าของμโดยค้นหาในแผนภูมิออนไลน์เช่นที่อยู่ที่ Engineers Edge บันทึก: บางครั้งคุณจะต้องใช้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจลน์และในบางครั้งคุณจะต้องรู้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบคงที่

สำหรับปัญหานี้สมมติว่าเอฟ_ฉ = 5 นิวตัน

ขั้นตอนที่ 2: กำหนดกำลังปกติ

พลังนี้, F_{ยังไม่มีข้อความ}คือวัตถุที่มีมวลคูณความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงคูณไซน์ของมุมระหว่างทิศทางการเคลื่อนที่และเวกเตอร์แรงโน้มถ่วงแนวดิ่ง g ซึ่งมีค่า 9.8 m / s². สำหรับปัญหานี้สมมติว่าวัตถุเคลื่อนที่ในแนวนอนดังนั้นมุมระหว่างทิศทางการเคลื่อนที่และแรงโน้มถ่วงคือ 90 องศาซึ่งมีไซน์เท่ากับ 1 ดังนั้น F_{ยังไม่มีข้อความ} = mg สำหรับวัตถุประสงค์ปัจจุบัน (หากวัตถุถูกเลื่อนลงไปตามทางลาดที่มุ่งไปที่ 30 องศาในแนวนอนแรงปกติจะเป็น mg × sin (90 - 30) = mg × sin 60 = mg × 0.866.)

สำหรับปัญหานี้สมมติว่ามีมวล 10 กิโลกรัม F_{ยังไม่มีข้อความ} ดังนั้น 10 กิโลกรัม× 9.8 m / s² = 98 นิวตัน

ขั้นตอนที่ 3: นำทฤษฎีบทพีทาโกรัสมาใช้ในการกำหนดขนาดของแรงปะทะโดยรวม

ถ้าคุณนึกภาพแรงปกติ F_{ยังไม่มีข้อความ} ลงและแรงเสียดทาน F_ฉ ผลรวมของเวกเตอร์คือด้านตรงข้ามมุมฉากของสามเหลี่ยมมุมฉากที่เข้าร่วมกับเวกเตอร์แรงเหล่านี้ ขนาดของมันคือ:

(F_{ยังไม่มีข้อความ}² + F_ฉ²)^(1/2) ,

ซึ่งสำหรับปัญหานี้คือ

(15² + 98²) ^(1/2)

= (225 + 9,604)^(1/2)

= 99.14 น.