Siła normalna – problemy i rozwiązania

Rozwiązane problemy z zakresu praw ruchu Newtona – siła nacisku 

1. Obiekt spoczywa na stole, jak pokazano na poniższym rysunku. Masa obiektu wynosi 1 kg. Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 9.8 m/s2 ^. Określ siłę nacisku stołu na obiekt.

Znany:

Masa (m) = 1 kg

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 9.8 m/ ^s2

Ciężar (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s ² ) = 9.8 kg m/s ² = 9.8 niutonów

Poszukiwane: siła normalna (N)

rozwiązanie:

Obiekt spoczywa na stole, więc wypadkowa siła działająca na obiekt wynosi zero (pierwsze lub drugie prawo Newtona). Ciężar obiektu działa pionowo w dół, w kierunku środka Ziemi. Musi istnieć inna siła działająca na obiekt, aby zrównoważyć siłę grawitacji . Obiekt spoczywa na stole, więc stół wywiera tę siłę skierowaną do góry. Siła wywierana przez stół jest często nazywana siłą normalną (N). Normalna oznacza prostopadłą.

Wybierz kierunek w górę jako dodatni kierunek y. Siła wypadkowa działająca na obiekt wynosi:

∑ Fy = 0

N – w = 0

N = w

N = mg

N = 9.8 niutonów

Siła normalna wywierana przez stół na obiekt wynosi 9.8 N i jest skierowana ku górze.

[irp]

2. Dwa obiekty spoczywają na stole. Masa obiektu 1 (m ₁ ) = 1 kg, masa obiektu 2 (m ₂ ) = 2 kg, przyspieszenie grawitacyjne (g) = 9.8 m/s ² . Określ wartość i kierunek siły nacisku wywieranej przez obiekt m ₂ na obiekt m ₁ oraz siłę nacisku wywieranego przez stół na obiekt m ₂.

Rozwiązanie

Znany:

Masa obiektu 1 (m ₁ ) = 1 kg

Masa obiektu 2 (m ₂ ) = 2 kg

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 9.8 m/ ^s2

Ciężar obiektu 1 (w ₁ ) = m ₁ g = (1)(9.8 m/s ² ) = 9.8 kg m/s ² = 9.8 niutonów

Ciężar obiektu 2 (w ₂ ) = m ₂ g = (2)(9.8 m/s ² ) = 19.6 kg m/s ² = 19.6 niutonów

Poszukiwane: N ₁ i N ₂

rozwiązanie:

(a) Siła normalna wywierana przez m ₂ na m ₁ (N ₁ )

N ₁ = w ₁ = 9.8 niutona

Kierunek N1 _jest w górę.

(b) Siła nacisku wywierana przez stół na m ₂ (N ₂ )

N ₂ = w ₁ + w ₂ = 9.8 niutonów + 19.6 niutonów = 29.4 niutonów

Kierunek N2 _jest w górę.

[irp]

3. Obiekt spoczywa na stole. Masa obiektu wynosi 2 kg, a przyspieszenie grawitacyjne 9.8 m/s² ^. Wartość siły F wynosi 10 niutonów. Znajdź wartość i kierunek siły nacisku stołu na obiekt.

Rozwiązanie

Znany:

Masa obiektu (m) = 2 kg

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 9.8 m/ ^s2

Ciężar (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s ² ) = 19.6 kg m/s ² = 19.6 niutonów

Siła F (F) = 10 niutonów

Poszukiwane : wielkość i kierunek siły normalnej (N)

rozwiązanie:

kierunek siły normalnej jest skierowany w górę.

Wielkość siły normalnej:

∑ F = 0

N – F – w = 0

N = F + w

N = 10 niutonów + 20 niutonów

N = 30 niutonów

[irp]

4. Obiekt spoczywa na stole. Masa obiektu wynosi 1 kg, przyspieszenie grawitacyjne wynosi 9,8 m/s² ^, siła F² _wynosi 10 N, a siła F² _wynosi 20 N. Określ wartość i kierunek siły nacisku stołu na obiekt. g = 9.8 m/ ^s²

Rozwiązanie

Znany:

Masa (m) = 1 kg

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 9.8 m/ ^s2

Ciężar (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s ² ) = 9.8 kg m/s ² = 9.8 niutonów

F ₁ = 10 niutonów

F ₂ = 20 niutonów

Poszukiwane: wielkość i kierunek siły normalnej (N)

rozwiązanie:

Kierunek siły normalnej jest skierowany ku górze.

Wielkość siły normalnej:

∑ F = 0

N – F ₂ – w + F ₁ = 0

N = F ₂ + w – F ₁

N = 20 niutonów + 9.8 niutonów – 10 niutonów

N = 19.8 niutonów

[irp]

5. Masa obiektu (m) = 2 kg, przyspieszenie grawitacyjne (g) = 9.8 m/s2 ^, kąt = 30 ^° . Znajdź wartość i kierunek siły normalnej działającej na obiekt.

rozwiązanie:

w to ciężar, w _x to pozioma składowa ciężaru, w _y to pionowa składowa ciężaru, N to siła normalna.

Znany:

masa (m) = 2 kg

przyspieszenie grawitacyjne (g) = 9.8 m/ ^s2

masa (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s ² ) = 19.6 kg m/s ² = 19.6 niutonów

w _x = w sin 60 ^o = (19.6 N)(0.5) √ 3 = 9.8 √ 3 niutonów

w _y = w cos 60 = (19.6 N)(0.5) = 9.8 niutonów

Poszukiwane: siła normalna (N)

rozwiązanie:

∑ F = 0

N – w _y = 0

N = w _y

N = 9.8 niutonów

[irp]

[wpdm_package id='467′]

1. Masa i ciężar
2. Normalna siła
3. Druga zasada dynamiki Newtona
4. Siła tarcia
5. Ruch po powierzchni poziomej bez siły tarcia
6. Ruch dwóch ciał z tym samym przyspieszeniem po szorstkiej powierzchni poziomej z siłą tarcia
7. Ruch na równi pochyłej bez siły tarcia
8. Ruch na równi pochyłej z siłą tarcia
9. Ruch w windzie
10. Ruch ciał jest łączony za pomocą sznurów i krążków
11. Dwa ciała o tej samej wartości przyspieszenia
12. Zaokrąglanie płaskiej krzywej – dynamika ruchu kołowego
13. Pokonywanie zakrętów o nachylonym profilu – dynamika ruchu okrężnego
14. Ruch jednostajny po okręgu poziomym
15. Siła dośrodkowa w ruchu jednostajnym po okręgu