Hova irányul a szárazföldi reakcióerő? Normál reakcióerő

A statika a modern fizika egyik ága, amely a testek és rendszerek mechanikai egyensúlyának feltételeit vizsgálja. Az egyensúlyi problémák megoldásához fontos tudni, hogy mi az a talajreakcióerő. Ez a cikk ennek a kérdésnek a részletes vizsgálatára szolgál.

Newton második és harmadik törvénye

Mielőtt megvizsgálnánk a talajreakciós erő meghatározását, érdemes megjegyezni, hogy mi okozza a testek mozgását.

A mechanikai egyensúlyhiány oka a testekre ható külső vagy belső erők hatása. Ennek a műveletnek az eredményeként a test bizonyos gyorsulást kap, amelyet a következő egyenlőséggel számítanak ki:

Ez a jelölés Newton második törvényeként ismert. Itt az F erő a testre ható összes erő eredője.

Ha az egyik test bizonyos F 1 ¯ erővel hat egy második testre, akkor a második test az elsőre pontosan ugyanolyan abszolút erővel hat F 2 ¯, de az ellentétes irányú, mint az F 1 ¯. Vagyis az egyenlőség igaz:

Ez a jelölés Newton harmadik törvényének matematikai kifejezése.

Amikor e törvény segítségével oldják meg a problémákat, az iskolások gyakran elkövetik azt a hibát, hogy összehasonlítják ezeket az erőket. Például egy ló húz egy szekeret, és a ló a szekéren és a szekér a lovon egyenlő nagyságú erőket fejt ki. Akkor miért mozog az egész rendszer? Erre a kérdésre akkor adható helyes válasz, ha emlékezünk arra, hogy mindkét erő különböző testekre hat, tehát nem egyensúlyozzák ki egymást.

Földi reakcióerő

Először adjuk meg ennek az erőnek a fizikai meghatározását, majd egy példával magyarázzuk el, hogyan működik. Tehát a normál erő az az erő, amely a testre a felületről hat. Például egy pohár vizet teszünk az asztalra. Annak érdekében, hogy az üveg ne mozduljon el a gravitáció lefelé irányuló gyorsulásával, az asztal a nehézségi erőt kiegyenlítő erővel hat rá. Ez a támogató reakció. Általában N betűvel jelölik.

Az N erő egy érintkezési mennyiség. Ha van érintkezés a testek között, akkor az mindig megjelenik. A fenti példában N értéke abszolút értékben egyenlő a testtömeggel. Ez az egyenlőség azonban csak egy speciális eset. A talajreakció és a testsúly teljesen különböző, különböző természetű erők. A köztük lévő egyenlőség megsérül, ha a sík dőlésszöge megváltozik, további hatóerők jelennek meg, vagy ha a rendszer gyorsul.

Az N erőt normálisnak nevezzük, mert mindig merőleges a felület síkjára.

Ha Newton harmadik törvényéről beszélünk, akkor a fenti példában egy pohár vízzel az asztalon a test súlya és az N normálerő nem cselekvés és reakció, mivel mindkettő ugyanarra a testre vonatkozik (a pohár víz).

Az N erő megjelenésének fizikai okai

Amint azt fentebb tisztáztuk, a támasztó reakcióerő megakadályozza egyes szilárd testek behatolását a többibe. Miért jelenik meg ez az erő? Az ok a deformáció. Minden szilárd test terhelés hatására először rugalmasan deformálódik. A rugalmas erő hajlamos visszaállítani a test korábbi formáját, így felhajtó hatású, ami támaszreakció formájában nyilvánul meg.

Ha atomi szinten vizsgáljuk a kérdést, akkor az N érték megjelenése a Pauli-elv működésének eredménye. Amikor az atomok kissé közelebb kerülnek egymáshoz, elektronhéjaik kezdenek átfedni, ami taszító erő megjelenéséhez vezet.

Sokak számára furcsának tűnhet, hogy egy pohár víz deformálhatja az asztalt, de ez így van. A deformáció olyan kicsi, hogy szabad szemmel nem figyelhető meg.

Hogyan számítsuk ki az N erőt?

Azonnal le kell mondani, hogy nincs konkrét képlet a földi reakcióerőre. Mindazonáltal létezik egy technika, amellyel N-t meghatározhatunk abszolút bármely kölcsönható testrendszerre.

Az N érték meghatározásának módszere a következő:

• először írja le Newton második törvényét egy adott rendszerre, figyelembe véve a benne ható összes erőt;
• keresse meg az összes erő eredő vetületét a támogatási reakció hatásirányára;
• a kapott Newton-egyenletet a jelölt irányban megoldva a kívánt N értékhez vezet.

A dinamikus egyenlet összeállításakor gondosan és helyesen kell elhelyezni a ható erők előjeleit.

Megtalálható a támasz reakciója is, ha nem az erők, hanem a pillanataik fogalmát használjuk. Az erőnyomatékok bevonása méltányos és kényelmes olyan rendszerek esetében, amelyeknek pontjaik vagy forgástengelyei vannak.

Probléma egy pohárral az asztalon

Ezt a példát már fentebb közöltük. Tegyük fel, hogy egy 250 ml-es műanyag pohár tele van vízzel. Az asztalra tették, a pohár tetejére pedig egy 300 grammos könyvet. Mekkora az asztaltámasz reakcióereje?

Írjuk fel a dinamikus egyenletet. Nekünk van:

Itt P 1 és P 2 egy pohár víz és egy könyv súlya. Mivel a rendszer egyensúlyban van, akkor a=0. Figyelembe véve, hogy a test súlya megegyezik a gravitációs erővel, és figyelmen kívül hagyjuk a műanyag pohár tömegét is, a következőket kapjuk:

m 1 *g + m 2 *g - N = 0 =>

N = (m1 + m2)*g

Figyelembe véve, hogy a víz sűrűsége 1 g/cm 3 és 1 ml egyenlő 1 cm 3 -rel, a levezetett képlet alapján azt kapjuk, hogy az N erő 5,4 newton.

Probléma egy táblával, két támasztékkal és egy teherrel

Egy deszka, melynek tömege elhanyagolható, két szilárd tartón nyugszik. A tábla hossza 2 méter. Mekkora lesz az egyes támaszok reakcióereje, ha erre a táblára középen egy 3 kg súlyú terhet helyezünk?

Mielőtt rátérnénk a probléma megoldására, be kell vezetnünk az erőnyomaték fogalmát. A fizikában ez az érték az erő és a kar hosszának szorzatának felel meg (az erőkifejtési pont és a forgástengely távolsága). Egy forgástengelyű rendszer akkor lesz egyensúlyban, ha az erők össznyomatéka nulla.

Visszatérve a feladatunkra, számoljuk ki a teljes összeget az egyik támaszhoz (a megfelelőhöz) viszonyítva. Jelöljük a tábla hosszát L betűvel. Ekkor a terhelés gravitációs nyomatéka egyenlő lesz:

Itt L/2 a gravitáció karja. A mínusz jel azért jelent meg, mert az M 1 pillanat az óramutató járásával ellentétes irányba forog.

A támasztó reakcióerő pillanata egyenlő lesz:

Mivel a rendszer egyensúlyban van, a nyomatékok összegének nullának kell lennie. Kapunk:

M 1 + M 2 = 0 =>

N*L + (-m*g*L/2) = 0 =>

N = m*g/2 = 3*9,81/2 = 14,7 N

Vegye figyelembe, hogy az N erő nem függ a tábla hosszától.

Figyelembe véve a táblán lévő terhelés helyének szimmetriáját a támasztékokhoz képest, a bal oldali támasz reakcióereje szintén 14,7 N lesz.

Tesztelés online

Amit az erőről tudni kell

Az erő egy vektormennyiség. Ismerni kell az egyes erők hatópontját és irányát. Fontos, hogy meg tudjuk határozni, mely erők és milyen irányban hatnak a testre. Az erőt Newtonban mérve jelöljük. Az erők megkülönböztetése érdekében a következőképpen jelöljük őket

Az alábbiakban a természetben működő fő erőket mutatjuk be. A problémák megoldása során nem lehet olyan erőket kitalálni, amelyek nem léteznek!

A természetben sokféle erő van. Itt figyelembe vesszük azokat az erőket, amelyeket az iskolai fizika tantárgyban figyelembe veszünk a dinamika tanulmányozása során. Más erőket is megemlítenek, amelyekről más fejezetekben lesz szó.

Gravitáció

A bolygó minden testére hatással van a Föld gravitációja. Azt az erőt, amellyel a Föld vonzza az egyes testeket, a képlet határozza meg

Az alkalmazási pont a test súlypontjában van. Gravitáció mindig függőlegesen lefelé irányítva.

Súrlódási erő

Ismerkedjünk meg a súrlódási erővel. Ez az erő akkor lép fel, amikor a testek mozognak és két felület érintkezik. Az erő azért jelentkezik, mert mikroszkóp alatt nézve a felületek nem olyan simaak, mint amilyennek látszanak. A súrlódási erőt a következő képlet határozza meg:

Az erőt két felület érintkezési pontján fejtik ki. A mozgással ellentétes irányba irányítva.

Földi reakcióerő

Képzeljünk el egy nagyon nehéz tárgyat az asztalon. Az asztal meghajlik a tárgy súlya alatt. De Newton harmadik törvénye szerint az asztal pontosan olyan erővel hat a tárgyra, mint az asztalon lévő tárgy. Az erő ellentétes irányú azzal az erővel, amellyel a tárgy az asztalt nyomja. Vagyis felfelé. Ezt az erőt talajreakciónak nevezzük. Az erő neve "beszél" a támogatás reagál. Ez az erő akkor lép fel, amikor a támasztékot érintik. Előfordulásának természete molekuláris szinten. Úgy tűnt, hogy a tárgy deformálja a molekulák szokásos helyzetét és kapcsolatait (az asztalon belül), azok viszont igyekeznek visszatérni eredeti állapotukba, „ellenállni”.

Abszolút minden test, még egy nagyon könnyű is (például egy asztalon heverő ceruza), mikroszinten deformálja a támasztékot. Ezért földreakció lép fel.

Nincs speciális képlet ennek az erőnek a megtalálására. betűvel van jelölve, de ez az erő egyszerűen a rugalmassági erő egy külön fajtája, így jelölhető úgy is, mint

Az erőt a tárgy és a támaszték érintkezési pontján fejtik ki. A támasztékra merőlegesen irányítva.

Mivel a testet anyagi pontként ábrázoljuk, az erő a középpontból is ábrázolható

Rugalmas erő

Ez az erő deformáció (az anyag kezdeti állapotának megváltozása) eredményeként jön létre. Például amikor egy rugót nyújtunk, növeljük a rugóanyag molekulái közötti távolságot. Amikor összenyomunk egy rugót, csökkentjük azt. Amikor csavarjuk vagy eltoljuk. Mindezekben a példákban olyan erő keletkezik, amely megakadályozza a deformációt - a rugalmas erő.

A rugalmas erő az alakváltozással ellentétes irányban irányul.

Például a rugók sorba kapcsolásakor a merevséget a képlet alapján számítják ki

Párhuzamos csatlakoztatás esetén a merevség

A minta merevsége. Young-modulus.

A Young-modulus egy anyag rugalmassági tulajdonságait jellemzi. Ez egy állandó érték, amely csak az anyagtól és annak fizikai állapotától függ. Az anyag azon képességét jellemzi, hogy ellenáll a húzó vagy nyomó deformációnak. A Young-modulus értéke táblázatos.

A szilárd anyagok tulajdonságairól itt olvashat bővebben.

A testsúly az az erő, amellyel egy tárgy hat a támasztékra. Azt mondod, ez a gravitációs erő! A zűrzavar a következőkben jelentkezik: valóban, gyakran egy test súlya megegyezik a gravitációs erővel, de ezek az erők teljesen mások. A gravitáció olyan erő, amely a Földdel való kölcsönhatás eredményeként jön létre. A súly a támasztékkal való interakció eredménye. A gravitációs erő a tárgy súlypontjában hat, míg a súly az az erő, amely a támasztékra (nem a tárgyra) hat!

Nincs képlet a súly meghatározására. Ezt az erőt a betű jelöli.

A támasztó reakcióerő vagy rugalmas erő egy tárgynak a felfüggesztésre vagy támaszra való ütközésére válaszul jön létre, ezért a test súlya számszerűen mindig megegyezik a rugalmas erővel, de ellenkező irányú.

A támasztó reakcióerő és a súly azonos természetű erők, Newton 3. törvénye szerint egyenlőek és ellentétes irányúak. A súly olyan erő, amely a támasztékra hat, nem a testre. A gravitációs erő hat a testre.

Lehet, hogy a testtömeg nem egyenlő a gravitációval. Lehet több vagy kevesebb, vagy lehet, hogy a súly nulla. Ezt az állapotot ún súlytalanság. A súlytalanság olyan állapot, amikor egy tárgy nem lép kölcsönhatásba egy támasztékkal, például a repülés állapota: van gravitáció, de a súly nulla!

Meghatározható a gyorsulás iránya, ha meghatározza, hová irányul az eredő erő

Kérjük, vegye figyelembe, hogy a súly erő, newtonban mérve. Hogyan kell helyesen válaszolni a kérdésre: „Mennyi a súlyod”? 50 kg-ot válaszolunk, nem a súlyunkat, hanem a tömegünket nevezzük meg! Ebben a példában a súlyunk egyenlő a gravitációval, azaz megközelítőleg 500 N!

Túlterhelés- a súly és a gravitáció aránya

Arkhimédész ereje

Az erő a test és a folyadék (gáz) kölcsönhatása eredményeként keletkezik, amikor folyadékba (vagy gázba) merül. Ez az erő kiszorítja a testet a vízből (gázból). Ezért függőlegesen felfelé irányul (tolja). A képlet határozza meg:

A levegőben elhanyagoljuk Arkhimédész erejét.

Ha az Archimedes-erő egyenlő a gravitációs erővel, a test lebeg. Ha az Arkhimédész erő nagyobb, akkor a folyadék felszínére emelkedik, ha kisebb, akkor lesüllyed.

Elektromos erők

Vannak elektromos eredetű erők. Elektromos töltés jelenlétében fordul elő. Ezeket az erőket, mint például a Coulomb-erőt, az Amper-erőt, a Lorentz-erőt részletesen az Elektromosság fejezet tárgyalja.

A testre ható erők sematikus jelölése

A testet gyakran anyagi pontként modellezik. Ezért az ábrákon a különböző alkalmazási pontokat egy pontba helyezik át - a központba, és a testet sematikusan körként vagy téglalapként ábrázolják.

Az erők helyes kijelölése érdekében fel kell sorolni az összes testet, amellyel a vizsgált test kölcsönhatásba lép. Határozza meg, mi történik mindegyikkel való interakció eredményeként: súrlódás, deformáció, vonzás vagy esetleg taszítás. Határozza meg az erő típusát és helyesen adja meg az irányt. Figyelem! Az erők mennyisége egybeesik azon testek számával, amelyekkel a kölcsönhatás létrejön.

A legfontosabb, hogy emlékezzen

1) Erők és természetük;
2) Az erők iránya;
3) Legyen képes azonosítani a ható erőket

Súrlódási erők*

Létezik külső (száraz) és belső (viszkózus) súrlódás. Külső súrlódás lép fel az érintkező szilárd felületek között, belső súrlódás lép fel a folyadék- vagy gázrétegek között azok relatív mozgása során. Háromféle külső súrlódás létezik: statikus súrlódás, csúszósúrlódás és gördülési súrlódás.

A gördülési súrlódást a képlet határozza meg

Az ellenállási erő akkor lép fel, amikor egy test folyadékban vagy gázban mozog. Az ellenállási erő nagysága függ a test méretétől és alakjától, mozgásának sebességétől és a folyadék vagy gáz tulajdonságaitól. Alacsony mozgási sebességnél a húzóerő arányos a test sebességével

Nagy sebességnél arányos a sebesség négyzetével

A gravitáció, a gravitáció törvénye és a gravitációs gyorsulás kapcsolata*

Tekintsük egy tárgy és a Föld kölcsönös vonzását. Közöttük a gravitáció törvénye szerint erő keletkezik

Hasonlítsuk össze most a gravitáció törvényét és a gravitációs erőt

A gravitáció miatti gyorsulás nagysága a Föld tömegétől és sugarától függ! Így az adott bolygó tömegének és sugarának felhasználásával kiszámítható, hogy a Holdon vagy bármely más bolygón lévő objektumok milyen gyorsulással esnek le.

A Föld középpontja és a sarkok közötti távolság kisebb, mint az Egyenlítőtől. Ezért a gravitáció gyorsulása az egyenlítőn valamivel kisebb, mint a sarkokon. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a nehézségi gyorsulásnak a terület szélességétől való függésének fő oka a Föld tengelye körüli forgása.

Ahogy távolodunk a Föld felszínétől, a gravitációs erő és a gravitációs gyorsulás fordított arányban változik a Föld középpontja távolságának négyzetével.

Földi reakcióerő. Súly

Helyezzük a követ a Földön álló asztal vízszintes fedelére (104. kép). Mivel a kőnek a Földhöz viszonyított gyorsulása egyenlő egy golyóval, ezért Newton második törvénye szerint a rá ható erők összege nulla. Következésképpen a gravitáció m · g kőre gyakorolt ​​hatását más erőkkel kell kompenzálni. Nyilvánvaló, hogy a kő hatására az asztallap deformálódik. Ezért az asztal oldaláról rugalmas erő hat a kőre. Ha feltételezzük, hogy a kő csak a Földdel és az asztallappal lép kölcsönhatásba, akkor a rugalmas erőnek ki kell egyensúlyoznia a gravitációs erőt: F szabályozás = -m · g. Ezt a rugalmas erőt ún földi reakcióerőés a latin N betűvel jelöljük. Mivel a gravitációs gyorsulás függőlegesen lefelé irányul, az N erő függőlegesen felfelé irányul - merőlegesen az asztallap felületére.

Mivel az asztallap hat a kőre, így Newton harmadik törvénye szerint a kő is P = -N erővel hat az asztallapra (105. ábra). Ezt az erőt ún súly.

A test súlya az az erő, amellyel ez a test egy felfüggesztésre vagy támasztékra hat, miközben a felfüggesztéshez vagy támasztékhoz képest álló helyzetben van.

Nyilvánvaló, hogy a vizsgált esetben a kő súlya megegyezik a gravitációs erővel: P = m · g. Ez igaz lesz minden olyan testre, amely a Földhöz képest egy felfüggesztésen (támasztékon) nyugszik (106. ábra). Nyilvánvaló, hogy ebben az esetben a felfüggesztés rögzítési pontja (vagy támasztéka) mozdulatlan a Földhöz képest.

A Földhöz képest mozdulatlan felfüggesztésen (támasztékon) nyugvó testnél a test súlya megegyezik a gravitációs erővel.

A test súlya akkor is egyenlő lesz a testre ható gravitációs erővel, ha a test és a felfüggesztés (támaszték) egyenletesen, egyenes vonalban mozog a Földhöz képest.

Ha a test és a felfüggesztés (támaszték) a Földhöz képest gyorsulással mozog úgy, hogy a test a felfüggesztéshez (támasztékhoz) képest mozdulatlan marad, akkor a test súlya nem lesz egyenlő a gravitációs erővel.

Nézzünk egy példát. A felvonó padlóján feküdjön egy m tömegű test, amelynek a gyorsulása függőlegesen felfelé irányul (107. ábra). Feltételezzük, hogy a testre csak az m g gravitációs erő és az N padlóreakcióerő hat. (A test súlya nem a testre, hanem a tartóra - a lift padlójára - hat.) Álló referenciakeretben. a Földhöz képest a felvonó padlóján lévő test lifttel együtt mozog a gyorsulással. Newton második törvénye szerint a testtömeg és a gyorsulás szorzata egyenlő a testre ható összes erő összegével. Ezért: m · a = N – m · g.

Ezért N = m · a + m · g = m · (g + a). Ez azt jelenti, hogy ha a felvonó gyorsulása függőlegesen felfelé irányul, akkor az N padlóreakcióerő modulusa nagyobb lesz, mint a gravitációs modulus. Valójában a padlóreakciós erőnek nemcsak a gravitáció hatását kell kompenzálnia, hanem a testnek az X tengely pozitív irányába történő gyorsulását is kell adnia.

Az N erő az az erő, amellyel a felvonópadló a testre hat. Newton harmadik törvénye szerint egy test P erővel hat a padlóra, amelynek modulusa megegyezik az N modulussal, de a P erő ellentétes irányú. Ez az erő a mozgó liftben lévő test súlya. Ennek az erőnek a modulusa P = N = m (g + a). És így, a Földhöz képest felfelé irányuló gyorsulással mozgó liftben a testtömeg modulusa nagyobb, mint a gravitációs modulus.

Ezt a jelenséget az ún túlterhelés.

Például legyen a felvonó a gyorsulása függőlegesen felfelé irányítva, és értéke egyenlő legyen g-vel, azaz a = g. Ebben az esetben a test súlyának modulusa - a lift padlójára ható erő - P = m (g + a) = m (g + g) = 2m g lesz. Vagyis a test súlya kétszer akkora lesz, mint egy felvonóé, amely a Földhöz képest nyugalomban van, vagy egyenletesen, egyenes vonalban mozog.

Függőlegesen felfelé irányuló, a Földhöz képest gyorsulással mozgó, felfüggesztésen (vagy támaszon) lévő test súlya nagyobb, mint a gravitációs erő.

A Földhöz képest gyorsulással mozgó felvonó test tömegének a nyugalomban lévő vagy egyenletesen egyenes vonalban mozgó liftben lévő test tömegéhez viszonyított arányát ún. terhelési tényező vagy rövidebben: túlterhelés.

Túlterhelési együttható (túlterhelés) - a túlterhelés alatti testtömeg és a testre ható gravitációs erő aránya.

A fent vizsgált esetben a túlterhelés 2. Nyilvánvaló, hogy ha a felvonó gyorsulása felfelé irányulna és értéke a = 2g lenne, akkor a túlterhelési tényező 3 lenne.

Most képzeljük el, hogy egy m tömegű test fekszik egy lift padlóján, amelynek a Földhöz viszonyított gyorsulása függőlegesen lefelé (az X tengellyel szemben) irányul. Ha a felvonó gyorsulási modulusa a kisebb, mint a gravitációs gyorsulási modulus, akkor a felvonópadló reakcióereje továbbra is felfelé, az X tengely pozitív irányába irányul, és a modulusa egyenlő lesz N = m (g - a) . Következésképpen a test súlyának modulusa egyenlő lesz P = N = m (g - a), azaz kisebb lesz, mint a gravitációs modulus. Így a test olyan erővel nyomja a felvonó padlóját, amelynek modulusa kisebb, mint a gravitációs modulus.

Ezt az érzést mindenki ismeri, aki ült már gyorsliftben vagy hintázott nagy hintán. Ahogy felülről lefelé halad, úgy érzi, hogy a támaszra nehezedő nyomás csökken. Ha a támasz gyorsulása pozitív (a lift és a hinta elkezd emelkedni), akkor erősebben nyomódik a támasztékhoz.

Ha a felvonó gyorsulása a Földhöz képest lefelé irányul és nagysága megegyezik a gravitációs gyorsulással (a felvonó szabadon esik), akkor a padlóreakciós erő egyenlő lesz nullával: N = m (g - a) = m (g - g) = 0. B Ebben az esetben a lift padlózata nem gyakorol nyomást a rajta fekvő testre. Következésképpen Newton harmadik törvénye szerint a test nem gyakorol nyomást a felvonó padlójára, és a felvonóval együtt szabadesést hajt végre. A testsúly nulla lesz. Ezt az állapotot ún súlytalanság állapota.

Azt az állapotot, amelyben a test súlya nulla, súlytalanságnak nevezzük.

Végül, ha a felvonó gyorsulása a Föld felé nagyobb lesz, mint a gravitáció gyorsulása, a test a felvonó mennyezetéhez nyomódik. Ebben az esetben a testsúly megváltoztatja az irányát. A súlytalanság állapota megszűnik. Ez könnyen ellenőrizhető, ha élesen lehúzza az edényt a benne lévő tárggyal, és a tenyerével eltakarja az edény tetejét, ahogy az az ábrán látható. 108.

Eredmények

A test súlya az az erő, amellyel ez a test egy tálcára vagy támasztékra hat, miközben a felfüggesztéshez vagy támasztékhoz képest álló helyzetben van.

A Földhöz képest felfelé irányuló gyorsulással mozgó felvonóban lévő test tömegének modulusa nagyobb, mint a gravitációs modulus. Ezt a jelenséget az ún túlterhelés.

Túlterhelési együttható (túlterhelés) - a túlterhelés alatti testtömeg és a testre ható gravitációs erő aránya.

Ha a testsúly nulla, akkor ezt az állapotot nevezzük súlytalanság.

Kérdések

1. Milyen erőt nevezünk földi reakcióerőnek? Mit nevezünk testsúlynak?
2. Mekkora a test súlya?
3. Mondjon példákat, amikor a testtömeg: a) egyenlő a gravitációval; b) egyenlő nullával; c) nagyobb gravitáció; d) kisebb a gravitáció.
4. Mit nevezünk túlterhelésnek?
5. Melyik állapotot nevezzük súlytalanságnak?

Feladatok

6. A hetedikes Szergej fürdőszobai mérlegen áll a szobájában. A műszertű az 50 kg-os jelzéssel szemben helyezkedik el. Határozza meg Szergej súlyának modulusát! Válaszoljon a másik három kérdésre ezzel az erővel kapcsolatban.
7. Határozza meg azt a túlterhelést, amelyet egy űrhajós tapasztal, aki függőlegesen emelkedő rakétában van a = 3g gyorsulással.
8. Milyen erőt fejt ki egy m = 100 kg tömegű űrhajós a 2. gyakorlatban jelzett rakétára? Hogy hívják ezt az erőt?
9. Határozzuk meg egy m = 100 kg tömegű űrhajós tömegét egy rakétában, amely: a) mozdulatlanul áll a kilövőn; b) a = 4g gyorsulással emelkedik, függőlegesen felfelé irányítva.
10. Határozza meg az m = 2 kg tömegű tömegre ható erők nagyságát, amely mozdulatlanul lóg a helyiség mennyezetére erősített könnyű szálon! Melyek a menet oldalára ható rugalmas erő modulusai: a) a súlyra; b) a mennyezeten? Mekkora a súly súlya? Útmutató: Használja Newton törvényeit a kérdések megválaszolásához.
11. Határozza meg a gyorsfelvonó mennyezetéről egy menetre felfüggesztett m = 5 kg tömegű teher tömegét, ha: a) a felvonó egyenletesen emelkedik; b) a lift egyenletesen ereszkedik le; c) a v = 2 m/s sebességgel felfelé emelkedő felvonó a = 2 m/s 2 gyorsulással fékezni kezdett; d) a v = 2 m/s sebességgel lefelé haladó felvonó a = 2 m/s 2 gyorsulással fékezni kezdett; e) a felvonó a = 2 m/s 2 gyorsulással felfelé indult; e) a felvonó a = 2 m/s 2 gyorsulással kezdett lefelé haladni.

NEWTON TÖRVÉNYEI ERŐTÍPUSOK. Az erők fajtái Rugalmas erő Súrlódási erő Gravitációs erő Arkhimédész-erő Egy menet feszítőereje Támasz-reakcióerő Testtömeg Univerzális erő. - bemutatás

Előadás a következő témában: "NEWTON TÖRVÉNYEI ERŐTÍPUSOK. Az erők fajtái Rugalmas erő Súrlódási erő Gravitációs erő Arkhimédész-erő Egy menet feszítőereje Támasz-reakcióerő Testtömeg Univerzális erő.” - Átirat:

1 NEWTON TÖRVÉNYEI ERŐTÍPUSOK

2 Erők fajtái Rugalmas erő Súrlódási erő Gravitációs erő Arkhimédész erő Menetfeszítő erő Támogató reakcióerő Testtömeg univerzális gravitációs erő

3 Newton törvényei. 1 JogTörvény2 JogTörvény3 Jog

4 1 Newton törvénye. Léteznek inerciálisnak nevezett referenciarendszerek, amelyekhez képest a szabad testek egyenletesen és egyenesen mozognak. Törvények

5 2 Newton törvénye. A test tömegének és gyorsulásának szorzata egyenlő a testre ható erők összegével. Törvények

6 3 Newton törvénye. Azok az erők, amelyekkel a testek egymásra hatnak, egyenlő nagyságúak, és egy egyenesben, ellentétes irányban irányulnak.

7 SSSS IIII LLLL AAAAA V az SSSS Olajban MMMM IIII Rrrr NNNN LLC GGG LLC TTTT YAYAYA YAYAYA TTTT EDUE NNNNNNEII YAYAIAYA. G – gravitációs állandó. m – testtömeg r – testek középpontjai közötti távolság.

A eee t t t t eee llllll d d d d rrrrr uuu yyyy k k k k d d d d rrrrr uuuu yyyy uuuu. NNNNN aaaa pppp rrrrr aaaa vvvv llllll eee nnnn aaaa p p p p ooooo p p p p prrrr yay mmmm oooo yyyy. SSSS OOOOEEED DDDD III NNNNNNEY Yyuyuye EDUSHSHSHSHEYE YIYY TCTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTSYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY NNNNNNEY TOEEELLL.

9 ССССaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaall

10 N NN Talajreakció erő – (N) – a testre ható, a támasztékra merőleges támasztó hatás. Földi reakcióerő

11 Súrlódási erő Súrlódási erő Egy mozgó vagy mozgatni próbáló testre egy felületnek a mozgás vagy az esetleges mozgás ellen irányuló hatása. Ha a test nem mozdul, akkor a súrlódási erő egyenlő a kifejtett erővel. Ha a test mozog, vagy éppen kezd mozogni, akkor a súrlódási erőt a következő képlet alapján határozzuk meg: - N súrlódási tényező - támasztó reakcióerő Súrlódási erő

12 Rugalmas erő Rugalmas erő A rugalmas erő egy rugalmasan deformált test hatása. A deformáció ellen irányul.

13 Test hatása támaszra vagy felfüggesztésre SÚLY |P|=|N| |P|=|T|

14 Arkhimédész ereje Arkhimédész ereje az az erő, amellyel a folyadék a belemerült testre hat. ARCHIMÉDÉSZ EREJE

15 GRAVITÁCIÓ Erő A gravitáció az az erő, amellyel a Föld egy testre hat, és a Föld közepe felé irányul.

Támogassa a reakcióerő törvényét

Rizs. 7. Húzóerők

Ha a talajreakció nullává válik, a testet állapotnak mondjuk súlytalanság. A súlytalanság állapotában a test csak a gravitáció hatására mozog.

1.2.3. Tehetetlenség és tehetetlenség. Inerciális referenciarendszerek.

Newton első törvénye

A tapasztalat azt mutatja, hogy minden test ellenáll az állapotának megváltoztatására irányuló kísérleteknek, függetlenül attól, hogy mozog vagy nyugalomban van. A testek ezen tulajdonságát ún tehetetlenség. A tehetetlenség fogalmát nem szabad összetéveszteni a testek tehetetlenségével. Tehetetlenség a testek abban nyilvánulnak meg, hogy külső hatások hiányában a testek nyugalmi állapotban vagy egyenes vonalú és egyenletes mozgásban vannak, amíg valamilyen külső hatás meg nem változtatja ezt az állapotot. A tehetetlenségnek, ellentétben a tehetetlenséggel, nincs mennyiségi jellemzője.

A dinamikai problémák megoldása három alapvető törvény, az úgynevezett Newton-törvény segítségével történik. A Newton-törvények teljesülnek inerciális referenciarendszerek. Inerciális referenciarendszerek (ISO)- ezek olyan referenciarendszerek, amelyekben a testek, amelyekre nem hat más test, gyorsulás nélkül, azaz egyenesen és egyenletesen mozognak, vagy nyugalomban vannak.

Newton első törvénye (tehetetlenségi törvény): Léteznek olyan vonatkoztatási rendszerek (ún. inerciarendszerek), amelyeknél bármely anyagi pont külső hatás hiányában egyenletesen és egyenes vonalúan mozog vagy nyugalomban van. Alapján Galilei relativitás elve A különböző tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerekben minden mechanikai jelenség azonos módon megy végbe, és mechanikai kísérletekkel nem lehet megállapítani, hogy egy adott vonatkoztatási rendszer nyugalomban van-e, vagy egyenesen és egyenletesen mozog.

1.2.4. Newton második törvénye. Testimpulzus és erőimpulzus.

A lendület megmaradásának törvénye. Newton harmadik törvénye

Newton második törvénye: egy anyagi pont által egy vagy több erő hatására elért gyorsulás egyenesen arányos a ható erővel (vagy az összes erő eredőjével), fordítottan arányos az anyagi pont tömegével és az irány egybeesik a ható erő irányával (vagy eredő):

. (8)

Newton második törvényének van egy másik jelölési formája is. Vezessük be a test lendületének fogalmát.

Testi impulzus(vagy egyszerűen impulzus) - a mechanikai mozgás mértéke, amelyet a testtömeg szorzata határoz meg
az ő sebességével , azaz
. Írjuk fel Newton második törvényét – a transzlációs mozgás dinamikájának alapegyenletét:

Helyettesítsük az erők összegét annak eredőjére
Newton második törvényének bejegyzése pedig a következő formában jelenik meg:

, (9)

és maga Newton második törvénye is megfogalmazható a következőképpen: a lendület változásának sebessége határozza meg a testre ható erőt.

Alakítsuk át az utolsó képletet:
. Nagyságrend
megkapta a nevet erő impulzusa. Impulzus erő
a test lendületének változása határozza meg
.

Olyan testek mechanikus rendszerét nevezzük, amelyre nem hatnak külső erők zárva(vagy elszigetelt).

A lendület megmaradásának törvénye: zárt testrendszer impulzusa állandó mennyiség.

Newton harmadik törvénye: a testek kölcsönhatása során fellépő erők egyenlő nagyságúak, ellentétes irányúak és különböző testekre hatnak (8. ábra):

. (10)

Rizs. 8. Newton harmadik törvénye

Newton 3. törvényéből az következik Amikor a testek kölcsönhatásba lépnek, az erők párban jönnek létre. A Newton-törvényeken kívül a dinamika teljes törvényrendszerének tartalmaznia kell az erők független fellépésének elve: semmilyen erő hatása nem függ más erők jelenlététől vagy hiányától; több erő együttes hatása egyenlő az egyes erők független hatásainak összegével.

Normál talajreakcióerő

A támasztól (vagy felfüggesztéstől) a testre ható erőt támasztó reakcióerőnek nevezzük. Amikor testek érintkeznek, a támasztó reakcióerő az érintkezési felületre merőlegesen irányul. Ha a test egy vízszintes álló asztalon fekszik, a támasztó reakcióerő függőlegesen felfelé irányul, és kiegyenlíti a gravitációs erőt:

Wikimédia Alapítvány. 2010.

Nézze meg, mi a „normál talajreakció erő” más szótárakban:

Csúszó súrlódási erő- A csúszósúrlódási erő az az erő, amely az egymással érintkező testek egymáshoz viszonyított mozgása során keletkezik. Ha a testek között nincs folyékony vagy gáznemű réteg (kenőanyag), akkor az ilyen súrlódást száraznak nevezzük. Különben súrlódás... ... Wikipédia

Erő (fizikai mennyiség)- A „hatalom” kérése ide kerül átirányításra; lásd még más jelentéseket is. Erődimenzió LMT−2 SI mértékegységek ... Wikipédia

Kényszerítés- A „hatalom” kérése ide kerül átirányításra; lásd még más jelentéseket is. Erődimenzió LMT−2 SI egység newton ... Wikipédia

Amonton törvénye- Az Amonton Coulomb-törvény egy empirikus törvény, amely kapcsolatot teremt a test relatív csúszása során fellépő felületi súrlódási erő és a testre a felületről ható normál reakcióerő között. Súrlódási erő, ... ... Wikipédia

Súrlódási törvény- A csúszó súrlódási erők olyan erők, amelyek az egymással érintkező testek között relatív mozgásuk során keletkeznek. Ha a testek között nincs folyékony vagy gáznemű réteg (kenőanyag), akkor az ilyen súrlódást száraznak nevezzük. Különben súrlódás... ... Wikipédia

Statikus súrlódás- A statikus súrlódás, az adhéziós súrlódás az az erő, amely két egymással érintkező test között keletkezik, és megakadályozza a relatív mozgás létrejöttét. Ezt az erőt le kell győzni, hogy két egymással érintkező testet mozgásba hozhassunk... ... Wikipédia

sétáló ember- Az „Egyenes járás” kérés ide kerül átirányításra. Erről a témáról külön cikkre van szükség. Az emberi járás a legtermészetesebb emberi mozgás. Komplex, összehangolt tevékenység eredményeként végrehajtott automatizált motoros aktus... ... Wikipédia

Felegyenesedett járás- Sétaciklus: támasztás az egyik lábon, dupla támasztási időszak, támasztás a másik lábon. Az emberi járás a legtermészetesebb emberi mozgás. Automatizált motoros cselekmény, amely a csontváz komplex összehangolt tevékenységének eredménye... Wikipédia

Amonton-Coulomb törvény- a súrlódási erő, amikor egy test csúszik egy felületen, nem függ a test és a felület érintkezési területétől, hanem a test normál reakciójának erejétől és a környezet állapotától függ. A csúszó súrlódási erő akkor lép fel, amikor egy adott csúszó... ... Wikipédia

Coulomb törvénye (mechanika)- Amonton Coulomb törvénye szerint a súrlódási erő, amikor egy test csúszik egy felületen, nem függ a test érintkezési területétől a felülettől, hanem a test normál reakciójának erejétől és a test állapotától függ. a környezet. A csúszó súrlódási erő akkor lép fel, amikor... ... Wikipédia

Reakcióerő támogatja rugalmas erőkre vonatkozik, és mindig a felületre merőlegesen irányul. Ellenáll minden olyan erőnek, amely a testet a támasztékra merőlegesen mozgatja. Kiszámításához meg kell határoznia és meg kell találnia a támasztékon álló testre ható összes erő számértékét.

Szükséged lesz

• - mérleg;
• - sebességmérő vagy radar;
• - goniométer.

Utasítás

• Határozza meg a testsúlyt mérleg vagy bármilyen más módszer segítségével. Ha a test vízszintes felületen van (és nem mindegy, hogy mozog vagy nyugalomban van), akkor a támasztó reakcióerő egyenlő a testre ható gravitációs erővel. Kiszámításához szorozzuk meg a testtömeget a gravitációs gyorsulással, ami 9,81 m/s² N=mg.
• Amikor egy test a vízszinteshez képest szöget bezáró ferde síkban mozog, a talajreakció erő szöget zár be a gravitációs erővel. Ugyanakkor a gravitációnak csak azt a komponensét kompenzálja, amely a ferde síkra merőlegesen hat. A támasz reakcióerejének kiszámításához szögmérővel mérje meg a sík vízszinteshez viszonyított szögét. Kiszámítja Kényszerítés támogatási reakciók, megszorozva a testtömeget a gravitáció gyorsulásával és a sík horizonthoz viszonyított szögének koszinuszával N=m g Cos(α).
• Ha egy test egy olyan felület mentén mozog, amely egy R sugarú kör része, például egy híd, egy domb, akkor az alátámasztó reakcióerő figyelembe veszi a kör középpontjából ható erőt, a centripetálissal megegyező, a testre ható gyorsulás. A támasz felső pontjában lévő reakcióerejének kiszámításához vonjuk ki a sebesség négyzetének és a pálya görbületi sugarának arányát a nehézségi gyorsulásból.
• A kapott számot megszorozzuk a mozgó test tömegével N=m (g-v²/R). A sebességet méter per másodpercben, a sugarat méterben kell mérni. Egy bizonyos sebességnél a kör középpontjából irányított gyorsulás értéke elérheti vagy akár meg is haladhatja a gravitációs gyorsulást, ekkor a test felülethez való tapadása megszűnik, ezért pl. szabályozza a sebességet az út ilyen szakaszain.
• Ha a görbület lefelé irányul és a test pályája homorú, akkor számítsuk ki a támasztó reakcióerőt úgy, hogy a szabadesési gyorsuláshoz hozzáadjuk a sebesség négyzetének és a pálya görbületi sugarának arányát, és a kapott eredményt szorozzuk meg a test tömege N=m (g+v²/R).
• Ha ismert a súrlódási erő és a súrlódási tényező, akkor számítsuk ki a támasztó reakcióerőt úgy, hogy a súrlódási erőt elosztjuk ezzel az N=Ftr/μ együtthatóval.

A támasztól (vagy felfüggesztéstől) a testre ható erőt támasztó reakcióerőnek nevezzük. Amikor testek érintkeznek, a támasztó reakcióerő az érintkezési felületre merőlegesen irányul. Ha a test egy vízszintes álló asztalon fekszik, a támasztó reakcióerő függőlegesen felfelé irányul, és kiegyenlíti a gravitációs erőt:

Wikimédia Alapítvány. 2010.

Nézze meg, mi a „normál talajreakció erő” más szótárakban:

A csúszó súrlódási erő az az erő, amely az egymással érintkező testek között relatív mozgásuk során keletkezik. Ha a testek között nincs folyékony vagy gáznemű réteg (kenőanyag), akkor az ilyen súrlódást száraznak nevezzük. Különben súrlódás... ... Wikipédia

Az "erő" lekérdezés ide irányít át; lásd még más jelentéseket is. Erődimenzió LMT−2 SI mértékegységek ... Wikipédia

Az "erő" lekérdezés ide irányít át; lásd még más jelentéseket is. Erődimenzió LMT−2 SI egység newton ... Wikipédia

Az Amonton Coulomb-törvény egy empirikus törvény, amely kapcsolatot teremt a test relatív csúszása során fellépő felületi súrlódási erő és a testre a felületről ható normál reakcióerő között. Súrlódási erő, ... ... Wikipédia

A csúszó súrlódási erők olyan erők, amelyek az egymással érintkező testek között relatív mozgásuk során keletkeznek. Ha a testek között nincs folyékony vagy gáznemű réteg (kenőanyag), akkor az ilyen súrlódást száraznak nevezzük. Különben súrlódás... ... Wikipédia

A statikus súrlódás, az adhéziós súrlódás az az erő, amely két egymással érintkező test között keletkezik, és megakadályozza a relatív mozgás létrejöttét. Ezt az erőt le kell győzni, hogy két egymással érintkező testet mozgásba hozhassunk... ... Wikipédia

Az „Egyenes járás” kérés ide kerül átirányításra. Erről a témáról külön cikkre van szükség. Az emberi járás a legtermészetesebb emberi mozgás. Komplex, összehangolt tevékenység eredményeként végrehajtott automatizált motoros aktus... ... Wikipédia

Sétaciklus: támasz az egyik lábon, kettős támasztás időszak, támasz a másik lábon... Az emberi járás a legtermészetesebb emberi mozgás. Automatizált motoros cselekmény, amely a csontváz komplex összehangolt tevékenységének eredménye... Wikipédia

A súrlódási erő, amikor egy test csúszik a felületen, nem függ a test és a felület érintkezési területétől, hanem a test normál reakciójának erősségétől és a környezet állapotától függ. A csúszó súrlódási erő akkor lép fel, amikor egy adott csúszó... ... Wikipédia

Amonton Coulomb törvénye A súrlódási erő, amikor egy test csúszik egy felületen, nem függ a test érintkezési területétől a felülettől, hanem a test normál reakciójának erejétől és a környezet állapotától függ. . A csúszó súrlódási erő akkor lép fel, amikor... ... Wikipédia

Normál reakcióerő- a támaszték (vagy felfüggesztés) oldaláról a testre ható erő. Amikor testek érintkeznek, a reakcióerővektor az érintkezési felületre merőlegesen irányul. A számításhoz a következő képletet használjuk:

$|\backslash vec\; N|=\; mg\; \backslash cos\; \backslash theta,$

Ahol $|\backslash vec\; N|$- a normál reakcióerő-vektor modulusa, $m$- testtömeg, $g$- gravitációs gyorsulás, $\backslash theta$- a támaszsík és a vízszintes sík közötti szög.

Newton harmadik törvénye szerint a normál reakcióerő modulusa $|\backslash vec\; N|$ egyenlő a testtömeg-modulussal $|\backslash vec\; P|$, de vektoraik kollineárisak és ellentétes irányúak:

$\backslash vec\; N=\; -\backslash vec\; P.$

Az Amonton-Coulomb törvényből következik, hogy a normál reakcióerővektor modulusára a következő összefüggés igaz:

$|\backslash vec\; N|=\; \backslash frac(|\backslash vec\; F|)(k),$

Ahol $\backslash vec\; F$- csúszó súrlódási erő, és $k$- súrlódási együttható.

Mivel a statikus súrlódási erőt a képlet számítja ki

$|\backslash vec\; f|=\; mg\; \backslash sin\; \backslash theta,$

akkor kísérletileg találhatunk olyan szögértéket $\backslash theta$, amelynél a statikus súrlódási erő egyenlő lesz a csúszó súrlódási erővel:

$mg\; \backslash sin\; \backslash theta\; =\; k\; mg\; \backslash cos\; \backslash theta.$

Innen fejezzük ki a súrlódási együtthatót:

$k\; =\; \backslash mathrm(tg)\backslash \; \backslash theta.$

Írjon véleményt a "A normális reakció ereje" című cikkről

A normál reakció erősségét jellemző részlet

Minden történész egyetért abban, hogy az államok és népek külső tevékenységét az egymással való összecsapásokban a háborúk fejezik ki; hogy közvetlenül kisebb-nagyobb katonai sikerek következtében az államok és népek politikai ereje növekszik vagy csökken.
Bármilyen furcsák is a történelmi leírások arról, hogy egy király vagy császár, miután összeveszett egy másik császárral vagy királlyal, sereget gyűjtött, harcolt az ellenséges hadsereggel, győzelmet aratott, három, öt, tízezer embert ölt meg, és ennek eredményeként. , meghódította az államot és egy egész több milliós népet; bármennyire érthetetlen is, hogy egy hadsereg, a nép összes erejének egy századának veresége miért kényszerítette a népet a hódolásra, a történelem minden ténye (amennyire ismerjük) megerősíti annak a ténynek az igazságát, hogy az egyik nép seregének kisebb-nagyobb sikerei egy másik nép hadseregével szemben az okai, vagy legalábbis jelentős jelei szerint a nemzetek ereje növekedésének vagy csökkenésének. A hadsereg győzött, és a győztes nép jogai azonnal megnőttek a legyőzöttek rovására. A hadsereg vereséget szenvedett, és azonnal a vereség mértékének megfelelően a népet megfosztják jogaitól, és amikor hadseregét teljesen legyőzik, teljesen leigázzák.
Ez így volt (a történelem szerint) az ókortól napjainkig. Napóleon összes háborúja ennek a szabálynak a megerősítése. Az osztrák csapatok vereségének mértéke szerint Ausztriát megfosztják jogaitól, Franciaország jogai és ereje nő. A jénai és auerstätti francia győzelem tönkreteszi Poroszország független létét.