rumah » Biografi » Kemana arah gaya reaksi dasar? Kekuatan reaksi normal

Kemana arah gaya reaksi dasar? Kekuatan reaksi normal

Statika adalah salah satu cabang fisika modern yang mempelajari kondisi benda dan sistem berada dalam keseimbangan mekanis. Untuk menyelesaikan masalah keseimbangan, penting untuk mengetahui apa itu gaya reaksi dasar. Artikel ini dikhususkan untuk pertimbangan rinci tentang masalah ini.

hukum kedua dan ketiga Newton

Sebelum membahas definisi gaya reaksi tanah, perlu diingat apa yang menyebabkan gerak benda.

Penyebab ketidakseimbangan mekanis adalah pengaruh gaya eksternal atau internal pada benda. Akibat tindakan ini, benda memperoleh percepatan tertentu, yang dihitung menggunakan persamaan berikut:

Notasi ini dikenal sebagai hukum kedua Newton. Di sini gaya F adalah resultan semua gaya yang bekerja pada benda.

Jika suatu benda bekerja dengan gaya tertentu F 1 ¯ pada benda kedua, maka benda kedua bekerja pada benda pertama dengan gaya absolut yang sama persis F 2 ¯, tetapi arahnya berlawanan dengan F 1 ¯. Artinya, persamaannya benar:

Notasi ini merupakan ekspresi matematika untuk hukum ketiga Newton.

Ketika menyelesaikan masalah dengan menggunakan hukum ini, anak sekolah sering melakukan kesalahan dengan membandingkan gaya-gaya tersebut. Misalnya, seekor kuda sedang menarik kereta, dan kuda di atas kereta serta kereta di atas kuda mengerahkan gaya yang besarnya sama. Lalu mengapa seluruh sistem bergerak? Jawaban atas pertanyaan ini dapat diberikan dengan benar jika kita ingat bahwa kedua gaya tersebut diterapkan pada benda yang berbeda, sehingga tidak saling menyeimbangkan.

Gaya reaksi tanah

Pertama, mari kita berikan definisi fisika gaya ini, lalu jelaskan dengan contoh cara kerjanya. Jadi, gaya normal adalah gaya yang bekerja pada suatu benda dari permukaan. Misalnya kita menaruh segelas air di atas meja. Untuk mencegah kaca bergerak dengan percepatan gravitasi ke bawah, meja bekerja padanya dengan gaya yang menyeimbangkan gaya gravitasi. Ini adalah reaksi dukungan. Biasanya dilambangkan dengan huruf N.

Gaya N adalah besaran kontak. Jika terjadi kontak antar benda, maka selalu muncul. Pada contoh di atas, nilai N sama dengan nilai mutlak berat badan. Namun kesetaraan ini hanyalah kasus khusus. Reaksi dasar dan berat badan adalah kekuatan yang sangat berbeda dan sifatnya berbeda. Kesetaraan di antara keduanya dilanggar setiap kali sudut kemiringan bidang berubah, muncul gaya kerja tambahan, atau ketika sistem bergerak dengan kecepatan yang dipercepat.

Gaya N disebut normal karena arahnya selalu tegak lurus terhadap bidang permukaan.

Jika kita berbicara tentang hukum ketiga Newton, maka pada contoh di atas dengan segelas air di atas meja, berat benda dan gaya normal N bukanlah aksi dan reaksi, karena keduanya diterapkan pada benda yang sama (the segelas air).

Alasan fisik munculnya gaya N

Seperti yang telah dijelaskan di atas, gaya reaksi pendukung mencegah penetrasi beberapa benda padat ke benda padat lainnya. Mengapa kekuatan ini muncul? Alasannya adalah deformasi. Setiap benda padat di bawah pengaruh suatu beban mula-mula mengalami deformasi elastis. Gaya elastis cenderung mengembalikan bentuk benda semula, sehingga mempunyai efek daya apung yang diwujudkan dalam bentuk reaksi tumpuan.

Jika kita mempertimbangkan masalah ini pada tingkat atom, maka kemunculan nilai N adalah hasil dari prinsip Pauli. Ketika atom-atom mendekat sedikit, kulit elektronnya mulai tumpang tindih, yang menyebabkan munculnya gaya tolak-menolak.

Mungkin tampak aneh bagi banyak orang bahwa segelas air dapat merusak meja, tetapi ini benar. Deformasinya sangat kecil sehingga tidak dapat diamati dengan mata telanjang.

Bagaimana cara menghitung gaya N?

Harus segera dikatakan bahwa tidak ada rumus khusus untuk gaya reaksi dasar. Namun demikian, ada suatu teknik yang dapat digunakan untuk menentukan N untuk semua sistem benda yang berinteraksi.

Cara menentukan nilai N adalah sebagai berikut:

pertama-tama tuliskan hukum kedua Newton untuk sistem tertentu, dengan memperhitungkan semua gaya yang bekerja di dalamnya;
temukan proyeksi yang dihasilkan dari semua gaya pada arah aksi reaksi pendukung;
menyelesaikan persamaan Newton yang dihasilkan dalam arah yang ditandai akan menghasilkan nilai N yang diinginkan.

Saat menyusun persamaan dinamis, Anda harus menempatkan tanda-tanda gaya yang bekerja dengan hati-hati dan benar.

Anda juga dapat menemukan reaksi tumpuan jika Anda tidak menggunakan konsep gaya, tetapi konsep momennya. Melibatkan momen gaya adalah hal yang wajar dan sesuai untuk sistem yang memiliki titik atau sumbu rotasi.

Masalah dengan gelas di atas meja

Contoh ini telah diberikan di atas. Misalkan gelas plastik 250 ml diisi air. Ditaruh di atas meja, dan sebuah buku seberat 300 gram diletakkan di atas kaca. Berapakah gaya reaksi penyangga meja?

Mari kita tuliskan persamaan dinamisnya. Kita punya:

Di sini P 1 dan P 2 berturut-turut adalah berat segelas air dan sebuah buku. Karena sistem berada dalam keadaan setimbang, maka a=0. Mengingat berat benda sama dengan gaya gravitasi, dan juga mengabaikan massa gelas plastik, kita memperoleh:

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

Mengingat massa jenis air adalah 1 g/cm 3 dan 1 ml sama dengan 1 cm 3, kita peroleh, berdasarkan rumus turunan, bahwa gaya N sama dengan 5,4 newton.

Masalah dengan papan, dua penyangga dan beban

Sebuah papan yang massanya dapat diabaikan, bertumpu pada dua penyangga kokoh. Panjang papan tersebut adalah 2 meter. Berapakah gaya reaksi masing-masing tumpuan jika beban seberat 3 kg diletakkan di tengah papan tersebut?

Sebelum melanjutkan ke penyelesaian masalah, kita harus memperkenalkan konsep momen gaya. Dalam fisika, nilai ini sesuai dengan hasil kali gaya dan panjang tuas (jarak dari titik penerapan gaya ke sumbu rotasi). Suatu sistem yang mempunyai sumbu rotasi akan berada dalam kesetimbangan jika momen gaya totalnya nol.

Kembali ke soal kita, mari kita hitung total relatif terhadap salah satu tumpuan (yang kanan). Panjang papan dilambangkan dengan huruf L. Maka momen gravitasi beban akan sama dengan:

Di sini L/2 adalah tuas gravitasi. Tanda minus muncul karena momen M 1 berputar berlawanan arah jarum jam.

Momen gaya reaksi tumpuan akan sama dengan:

Karena sistem berada dalam keadaan setimbang, maka jumlah momennya harus sama dengan nol. Kita mendapatkan:

M 1 + M 2 = 0 =>
N*L + (-m*g*L/2) = 0 =>
N = m*g/2 = 3*9,81/2 = 14,7 N

Perhatikan bahwa gaya N tidak bergantung pada panjang papan.

Dengan memperhatikan simetri letak beban pada papan relatif terhadap tumpuan, maka gaya reaksi tumpuan kiri juga akan sama dengan 14,7 N.

Pengujian daring

Apa yang perlu Anda ketahui tentang kekuatan

Gaya merupakan besaran vektor. Penting untuk mengetahui titik penerapan dan arah masing-masing gaya. Penting untuk dapat menentukan gaya mana yang bekerja pada benda dan ke arah mana. Gaya dilambangkan sebagai , diukur dalam Newton. Untuk membedakan gaya-gaya, gaya-gaya tersebut ditetapkan sebagai berikut

Di bawah ini adalah kekuatan-kekuatan utama yang bekerja di alam. Tidak mungkin menciptakan kekuatan yang tidak ada saat memecahkan masalah!

Ada banyak kekuatan di alam. Di sini kita mempertimbangkan gaya-gaya yang dipertimbangkan dalam mata pelajaran fisika sekolah ketika mempelajari dinamika. Kekuatan-kekuatan lain juga disebutkan, yang akan dibahas di bagian lain.

Gravitasi

Setiap benda di planet ini dipengaruhi oleh gravitasi bumi. Kekuatan bumi menarik setiap benda ditentukan oleh rumus

Titik penerapannya adalah pada pusat gravitasi tubuh. Gravitasi selalu diarahkan secara vertikal ke bawah.

Gaya gesek

Mari berkenalan dengan gaya gesekan. Gaya ini terjadi ketika benda bergerak dan dua permukaan bersentuhan. Gaya tersebut terjadi karena permukaan jika dilihat di bawah mikroskop tidak semulus yang terlihat. Gaya gesekan ditentukan dengan rumus:

Gaya diterapkan pada titik kontak dua permukaan. Diarahkan ke arah yang berlawanan dengan gerakan.

Gaya reaksi tanah

Bayangkan sebuah benda yang sangat berat tergeletak di atas meja. Meja tertekuk karena beban benda. Namun menurut hukum ketiga Newton, meja bekerja pada benda dengan gaya yang sama persis dengan gaya yang bekerja pada benda di atas meja. Gaya tersebut arahnya berlawanan dengan gaya yang digunakan benda untuk menekan meja. Artinya, naik. Gaya ini disebut reaksi dasar. Nama kekuatan "berbicara" dukungan bereaksi. Gaya ini terjadi setiap kali ada dampak pada support. Sifat kejadiannya pada tingkat molekuler. Objek tersebut tampaknya merusak posisi dan hubungan molekul-molekul yang biasa (di dalam tabel), mereka, pada gilirannya, berusaha untuk kembali ke keadaan semula, “melawan.”

Benar-benar benda apa pun, bahkan benda yang sangat ringan (misalnya, pensil yang tergeletak di atas meja), merusak bentuk penyangga pada tingkat mikro. Oleh karena itu, terjadi reaksi dasar.

Tidak ada rumus khusus untuk mencari gaya ini. Dilambangkan dengan huruf , tetapi gaya ini hanyalah salah satu jenis gaya elastisitas tersendiri, sehingga dapat juga dilambangkan sebagai

Gaya diterapkan pada titik kontak benda dengan tumpuan. Diarahkan tegak lurus terhadap penyangga.

Karena benda direpresentasikan sebagai titik material, gaya dapat direpresentasikan dari pusat

Kekuatan elastis

Gaya ini timbul akibat deformasi (perubahan keadaan awal suatu zat). Misalnya, saat kita meregangkan pegas, kita menambah jarak antar molekul bahan pegas. Saat kita menekan pegas, kita mengecilkannya. Saat kita memutar atau menggeser. Dalam semua contoh ini, timbul gaya yang mencegah deformasi - gaya elastis.

Gaya elastis berlawanan arah dengan deformasi.

Saat menyambung pegas secara seri, misalnya, kekakuan dihitung menggunakan rumus

Ketika dihubungkan secara paralel, kekakuannya

Kekakuan sampel. modulus Young.

Modulus Young mencirikan sifat elastis suatu zat. Ini adalah nilai konstan yang hanya bergantung pada material dan keadaan fisiknya. Mencirikan kemampuan suatu material untuk menahan deformasi tarik atau tekan. Nilai modulus Young berbentuk tabel.

Baca lebih lanjut tentang sifat-sifat benda padat di sini.

Berat badan adalah gaya yang digunakan suatu benda untuk bekerja pada suatu tumpuan. Anda bilang, inilah gaya gravitasi! Kebingungan terjadi sebagai berikut: memang, sering kali berat suatu benda sama dengan gaya gravitasi, tetapi gaya-gaya ini sama sekali berbeda. Gravitasi merupakan suatu gaya yang timbul akibat interaksi dengan Bumi. Berat merupakan hasil interaksi dengan tumpuan. Gaya gravitasi diterapkan pada pusat gravitasi benda, sedangkan berat adalah gaya yang diterapkan pada tumpuan (bukan pada benda)!

Tidak ada rumus untuk menentukan berat badan. Kekuatan ini ditunjukkan dengan surat itu.

Gaya reaksi tumpuan atau gaya elastis timbul sebagai akibat tumbukan suatu benda terhadap suspensi atau tumpuan, oleh karena itu berat benda secara numerik selalu sama dengan gaya elastis, tetapi arahnya berlawanan.

Gaya reaksi tumpuan dan berat adalah gaya-gaya yang sifatnya sama; menurut hukum ke-3 Newton, keduanya sama besar dan berlawanan arah. Berat adalah gaya yang bekerja pada tumpuan, bukan pada benda. Gaya gravitasi bekerja pada tubuh.

Berat badan mungkin tidak sama dengan gravitasi. Mungkin lebih atau kurang, atau mungkin bobotnya nol. Kondisi ini disebut tanpa bobot. Keadaan tanpa bobot adalah keadaan ketika suatu benda tidak berinteraksi dengan suatu tumpuan, misalnya keadaan terbang: ada gravitasi, tetapi beratnya nol!

Arah percepatan dapat ditentukan jika kita menentukan ke mana arah gaya resultan

Harap dicatat bahwa berat adalah gaya, diukur dalam Newton. Bagaimana menjawab pertanyaan: “Berapa berat badan Anda” dengan benar? Kami menjawab 50 kg, bukan menyebutkan berat kami, tetapi massa kami! Dalam contoh ini, berat kita sama dengan gravitasi, yaitu kira-kira 500N!

Kelebihan muatan- rasio berat terhadap gravitasi

kekuatan Archimedes

Gaya timbul sebagai akibat interaksi suatu benda dengan zat cair (gas), ketika benda tersebut dicelupkan ke dalam zat cair (atau gas). Gaya ini mendorong benda keluar dari air (gas). Oleh karena itu diarahkan secara vertikal ke atas (mendorong). Ditentukan dengan rumus:

Di udara kita mengabaikan kekuatan Archimedes.

Jika gaya Archimedes sama dengan gaya gravitasi, maka benda akan terapung. Jika gaya Archimedes lebih besar maka ia naik ke permukaan zat cair, jika lebih kecil maka ia tenggelam.

Kekuatan listrik

Ada kekuatan yang berasal dari listrik. Terjadi dengan adanya muatan listrik. Gaya-gaya tersebut seperti gaya Coulomb, gaya Ampere, gaya Lorentz dibahas secara rinci pada bagian Kelistrikan.

Penunjukan skema gaya yang bekerja pada suatu benda

Seringkali tubuh dimodelkan sebagai titik material. Oleh karena itu, dalam diagram, berbagai titik penerapan dipindahkan ke satu titik - ke pusat, dan benda digambarkan secara skematis sebagai lingkaran atau persegi panjang.

Untuk menentukan gaya dengan benar, perlu untuk membuat daftar semua benda yang berinteraksi dengan benda yang diteliti. Tentukan apa yang terjadi sebagai akibat interaksi dengan masing-masing: gesekan, deformasi, tarik-menarik, atau mungkin tolak-menolak. Tentukan jenis gaya dan tunjukkan arahnya dengan benar. Perhatian! Besarnya gaya akan sesuai dengan jumlah benda yang mengalami interaksi.

Hal utama yang perlu diingat

1) Kekuatan dan sifatnya;
2) Arah kekuatan;
3) Mampu mengidentifikasi kekuatan-kekuatan yang bertindak

Gaya gesekan*

Bedakan antara gesekan luar (kering) dan dalam (kental). Gesekan eksternal terjadi antara permukaan padat yang bersentuhan, gesekan internal terjadi antara lapisan cairan atau gas selama gerakan relatifnya. Ada tiga jenis gesekan luar: gesekan statis, gesekan geser, dan gesekan menggelinding.

Gesekan menggelinding ditentukan oleh rumus

Gaya hambatan terjadi ketika suatu benda bergerak dalam zat cair atau gas. Besarnya gaya hambatan bergantung pada ukuran dan bentuk benda, kecepatan geraknya, dan sifat zat cair atau gas. Pada gerak kecepatan rendah, gaya hambat sebanding dengan kecepatan benda

Pada kecepatan tinggi sebanding dengan kuadrat kecepatan

Hubungan antara gravitasi, hukum gravitasi dan percepatan gravitasi*

Mari kita perhatikan gaya tarik-menarik antara suatu benda dan Bumi. Di antara mereka, menurut hukum gravitasi, timbul gaya

Sekarang mari kita bandingkan hukum gravitasi dan gaya gravitasi

Besarnya percepatan gravitasi bumi bergantung pada massa bumi dan jari-jarinya! Dengan demikian, dimungkinkan untuk menghitung berapa percepatan benda di Bulan atau di planet lain akan jatuh, dengan menggunakan massa dan jari-jari planet tersebut.

Jarak pusat bumi ke kutub lebih kecil dibandingkan jarak ke khatulistiwa. Oleh karena itu, percepatan gravitasi di ekuator sedikit lebih kecil dibandingkan di kutub. Pada saat yang sama, perlu dicatat bahwa alasan utama ketergantungan percepatan gravitasi pada garis lintang suatu wilayah adalah fakta rotasi bumi pada porosnya.

Saat kita menjauh dari permukaan bumi, gaya gravitasi dan percepatan gravitasi berubah berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ke pusat bumi.

Gaya reaksi tanah. Berat

Mari kita letakkan batu itu di atas tutup horizontal sebuah meja yang berdiri di atas tanah (Gbr. 104). Karena percepatan batu terhadap bumi sama dengan percepatan peluru, maka menurut hukum kedua Newton, jumlah gaya yang bekerja padanya adalah nol. Akibatnya, pengaruh gravitasi m · g pada batu harus dikompensasi oleh beberapa gaya lain. Jelas bahwa di bawah pengaruh batu, bagian atas meja berubah bentuk. Oleh karena itu, gaya elastis bekerja pada batu dari sisi meja. Jika kita berasumsi bahwa batu hanya berinteraksi dengan Bumi dan permukaan meja, maka gaya elastis harus menyeimbangkan gaya gravitasi: F kontrol = -m · g. Gaya elastis ini disebut gaya reaksi tanah dan dilambangkan dengan huruf latin N. Karena percepatan gravitasi diarahkan vertikal ke bawah, maka gaya N diarahkan vertikal ke atas - tegak lurus permukaan meja.

Karena bagian atas meja bekerja pada batu, maka menurut hukum ketiga Newton, batu juga bekerja pada bagian atas meja dengan gaya P = -N (Gbr. 105). Kekuatan ini disebut berat.

Berat suatu benda adalah gaya yang digunakan benda tersebut untuk bekerja pada suatu suspensi atau penyangga ketika berada dalam keadaan diam relatif terhadap suspensi atau penyangga tersebut.

Jelas bahwa dalam kasus yang dipertimbangkan, berat batu sama dengan gaya gravitasi: P = m · g. Hal ini berlaku untuk setiap benda yang bertumpu pada suspensi (penopang) relatif terhadap Bumi (Gbr. 106). Jelasnya, dalam hal ini, titik pemasangan suspensi (atau penyangga) tidak bergerak relatif terhadap Bumi.

Untuk suatu benda yang bertumpu pada suatu suspensi (penopang) yang tidak bergerak relatif terhadap Bumi, berat benda tersebut sama dengan gaya gravitasi.

Berat benda juga akan sama dengan gaya gravitasi yang bekerja pada benda jika benda dan suspensi (penopang) bergerak beraturan dalam garis lurus relatif terhadap Bumi.

Jika benda dan benda yang digantung (penopang) bergerak relatif terhadap bumi dengan percepatan sehingga benda tetap tidak bergerak relatif terhadap benda yang digantung (penopang), maka berat benda tidak akan sama dengan gaya gravitasi.

Mari kita lihat sebuah contoh. Misalkan sebuah benda bermassa m terletak di lantai elevator, yang percepatan anya diarahkan vertikal ke atas (Gbr. 107). Kita asumsikan bahwa hanya gaya gravitasi mg dan gaya reaksi lantai N yang bekerja pada benda (Berat benda tidak bekerja pada benda, tetapi pada tumpuan - lantai elevator.) Dalam kerangka acuan stasioner relatif terhadap bumi, benda yang berada di lantai elevator bergerak bersama elevator dengan percepatan a. Menurut hukum kedua Newton, hasil kali massa benda dan percepatan sama dengan jumlah semua gaya yang bekerja pada benda. Oleh karena itu: m · a = N – m · g.

Oleh karena itu, N = m · a + m · g = m · (g + a). Artinya jika elevator mempunyai percepatan yang diarahkan vertikal ke atas, maka modulus gaya reaksi lantai N akan lebih besar dari modulus gravitasi. Faktanya, gaya reaksi lantai tidak hanya harus mengimbangi efek gravitasi, tetapi juga memberikan percepatan benda ke arah positif sumbu X.

Gaya N adalah gaya yang bekerja pada benda oleh lantai elevator. Menurut hukum ketiga Newton, sebuah benda bekerja pada lantai dengan gaya P yang modulusnya sama dengan modulus N, tetapi gaya P arahnya berlawanan. Gaya ini merupakan berat benda pada elevator yang bergerak. Modulus gaya ini adalah P = N = m (g + a). Dengan demikian, dalam elevator yang bergerak dengan percepatan mengarah ke atas relatif terhadap Bumi, modulus berat benda lebih besar daripada modulus gravitasi.

Fenomena ini disebut kelebihan muatan.

Misalnya percepatan a lift diarahkan vertikal ke atas dan nilainya sama dengan g, yaitu a = g. Dalam hal ini, modulus berat benda - gaya yang bekerja pada lantai elevator - akan sama dengan P = m (g + a) = m (g + g) = 2m g. Artinya, berat benda akan menjadi dua kali lipat berat lift yang diam relatif terhadap bumi atau bergerak beraturan dalam garis lurus.

Untuk benda yang berada pada suspensi (atau penyangga) yang bergerak dengan percepatan relatif terhadap Bumi yang diarahkan vertikal ke atas, berat benda tersebut lebih besar daripada gaya gravitasi.

Perbandingan berat suatu benda dalam elevator yang bergerak dengan percepatan relatif terhadap bumi terhadap berat benda yang sama dalam elevator yang diam atau bergerak beraturan lurus disebut faktor beban atau, lebih singkatnya, kelebihan muatan.

Koefisien kelebihan beban (overload) - rasio berat badan selama kelebihan beban dengan gaya gravitasi yang bekerja pada tubuh.

Pada kasus di atas, beban lebih sama dengan 2. Jelas bahwa jika percepatan elevator diarahkan ke atas dan nilainya sama dengan a = 2g, maka faktor kelebihan beban akan sama dengan 3.

Sekarang bayangkan sebuah benda bermassa m terletak di lantai elevator, yang percepatannya relatif terhadap Bumi diarahkan vertikal ke bawah (berlawanan dengan sumbu X). Jika modulus percepatan elevator a lebih kecil dari modulus percepatan gravitasi, maka gaya reaksi lantai elevator akan tetap mengarah ke atas, searah positif sumbu X, dan modulusnya akan sama dengan N = m (g - a) . Oleh karena itu, modulus berat benda akan sama dengan P = N = m (g - a), yaitu lebih kecil dari modulus gravitasi. Dengan demikian, benda akan menekan lantai elevator dengan gaya yang modulusnya lebih kecil dari modulus gravitasi.

Perasaan ini akrab bagi siapa saja yang pernah menaiki elevator berkecepatan tinggi atau mengayunkan ayunan besar. Saat Anda turun dari atas, Anda merasakan tekanan pada dukungan berkurang. Jika percepatan tumpuan positif (lift dan ayunan mulai naik), Anda ditekan lebih keras terhadap tumpuan.

Jika percepatan elevator terhadap bumi diarahkan ke bawah dan besarnya sama dengan percepatan gravitasi (lift jatuh bebas), maka gaya reaksi lantai akan menjadi sama dengan nol: N = m (g - a) = m (g - g) = 0. B Dalam hal ini, lantai elevator akan berhenti memberikan tekanan pada benda yang tergeletak di atasnya. Oleh karena itu, menurut hukum ketiga Newton, benda tidak akan memberikan tekanan pada lantai elevator sehingga akan jatuh bebas bersama-sama dengan elevator. Berat badan akan menjadi nol. Kondisi ini disebut keadaan tanpa bobot.

Keadaan dimana berat suatu benda sama dengan nol disebut keadaan tanpa bobot.

Terakhir, jika percepatan elevator menuju bumi lebih besar dari percepatan gravitasi, maka benda akan tertekan pada langit-langit elevator. Dalam hal ini, berat badan akan berubah arahnya. Keadaan tanpa bobot akan hilang. Hal ini dapat dengan mudah diverifikasi jika Anda menarik toples dengan tajam ke bawah yang berisi benda di dalamnya, menutupi bagian atas toples dengan telapak tangan Anda, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 108.

Hasil

Berat suatu benda adalah gaya yang digunakan benda tersebut untuk bekerja pada baki atau penyangga ketika berada dalam keadaan diam relatif terhadap suspensi atau penyangga tersebut.

Berat suatu benda dalam elevator yang bergerak dengan percepatan mengarah ke atas relatif terhadap bumi mempunyai modulus lebih besar dari modulus gravitasi. Fenomena ini disebut kelebihan muatan.

Koefisien kelebihan beban (overload) - rasio berat benda selama kelebihan beban dengan gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut.

Jika berat badan nol, maka keadaan ini disebut tanpa bobot.

Pertanyaan

Gaya apa yang disebut gaya reaksi dasar? Apa yang disebut dengan berat badan?
Berapa berat badan yang diterapkan?
Berikan contoh bila berat badan: a) sama dengan gravitasi; b) sama dengan nol; c) lebih banyak gravitasi; d) lebih sedikit gravitasi.
Apa yang disebut kelebihan beban?
Keadaan apa yang disebut tanpa bobot?

Latihan

Sergei, siswa kelas tujuh, berdiri di atas timbangan kamar mandi di kamarnya. Jarum instrumen diposisikan berlawanan dengan tanda 50 kg. Tentukan modulus berat Sergei. Jawab tiga pertanyaan lainnya tentang kekuatan ini.
Hitunglah beban lebih yang dialami seorang astronot yang berada di dalam roket yang bergerak vertikal dengan percepatan a = 3g.
Berapakah gaya yang dilakukan seorang astronot bermassa m = 100 kg pada roket yang ditunjukkan pada Latihan 2? Disebut apakah kekuatan ini?
Hitunglah berat seorang astronot bermassa m = 100 kg dalam sebuah roket yang: a) berdiri tak bergerak di atas peluncur; b) naik dengan percepatan a = 4g, diarahkan vertikal ke atas.
Tentukan besar gaya yang bekerja pada suatu benda bermassa m = 2 kg yang digantung diam pada seutas benang ringan yang diikatkan pada langit-langit ruangan. Berapakah modulus gaya elastis yang bekerja pada sisi benang: a) pada berat; b) di langit-langit? Berapa berat bebannya? Petunjuk: Gunakan hukum Newton untuk menjawab pertanyaan.
Hitunglah berat beban bermassa m = 5 kg yang digantung pada seutas benang dari langit-langit elevator berkecepatan tinggi jika: a) elevator naik secara seragam; b) lift turun secara merata; c) elevator yang naik ke atas dengan kecepatan v = 2 m/s mulai mengerem dengan percepatan a = 2 m/s 2 ; d) lift yang turun dengan kecepatan v = 2 m/s mulai mengerem dengan percepatan a = 2 m/s 2 ; e) elevator mulai bergerak ke atas dengan percepatan a = 2 m/s 2 ; e) elevator mulai bergerak ke bawah dengan percepatan a = 2 m/s 2.

HUKUM NEWTON JENIS-JENIS GAYA. Jenis-jenis gaya Gaya elastis Gaya gesekan Gaya gravitasi Gaya Archimedes Gaya tarik benang Gaya reaksi tumpu Berat badan Gaya universal. - presentasi

Presentasi dengan topik: "HUKUM NEWTON JENIS-JENIS GAYA. Jenis-jenis gaya Gaya elastis Gaya gesekan Gaya gravitasi Gaya Archimedes Gaya tegangan benang Mendukung gaya reaksi Berat badan Gaya universal.” - Transkrip:

1 HUKUM NEWTON JENIS-JENIS GAYA

2 Jenis gaya Gaya elastis Gaya gesekan Gaya gravitasi Gaya Archimedes Gaya tegangan benang Gaya reaksi pendukung Berat badan Gaya gravitasi universal

3 hukum Newton. 1 HukumHukum2 HukumHukum3 Hukum

4 1 hukum Newton. Ada sistem referensi yang disebut inersia, yang relatif terhadap benda bebas yang bergerak secara seragam dan lurus. Hukum

5 2 hukum Newton. Hasil kali massa suatu benda dan percepatannya sama dengan jumlah gaya yang bekerja pada benda tersebut. Hukum

6 3 hukum Newton. Gaya-gaya yang bekerja pada benda satu sama lain sama besarnya dan diarahkan dalam satu garis lurus dengan arah yang berlawanan

7 SSSS IIII LLLL AAAAA V dalam SSSS Oil MMMM III Rrrr NNNN LLC GGG LLC TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTHENNNNNNNNNNE IIII YAYAYAYA. G – konstanta gravitasi. m – massa benda r – jarak antara pusat benda.

8 SSSS iiiiii lllll aaaa in v in ssss eee mmmm iii rrrr nnnn ooooo yyyy ooooo t t t yayyy yyyy oooo tttt eeee nnnn iii yaya – – – – pppp rrrr eeee tttt yayay zhzhzh eee nnnn eeee eee t t t t eee lllll 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 lllll eee nnnn aaaa p p p p ooooo p p p p prrrr yay mmmm oooo yyyy. SSSS OOOOEEED DDDD III NNNNNNEY Yuyuyuye EDUSHSHSHSHEYE YIYY TCTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTSYYY TO T T T TOEEELLL.

9aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaall

10 N NN Gaya reaksi tanah – (N) – aksi tumpuan pada benda, diarahkan tegak lurus terhadap tumpuan. Gaya reaksi tanah

11 Gaya gesekan Gaya gesekan Ini adalah aksi suatu permukaan pada benda yang bergerak atau mencoba bergerak, yang diarahkan melawan gerakan atau kemungkinan gerakan. Jika benda tidak bergerak, maka gaya gesek sama dengan gaya yang diberikan. Jika benda sedang bergerak atau baru mulai bergerak, maka gaya gesekan dicari dengan rumus: - koefisien gesekan N - gaya reaksi tumpu Gaya gesekan

12 Gaya elastis Gaya elastis Gaya elastis adalah kerja benda yang mengalami deformasi elastis. Diarahkan terhadap deformasi.

13 Aksi suatu benda pada tumpuan atau suspensi BERAT |P|=|N| |P|=|T|

14 Gaya Archimedes Gaya Archimedes adalah gaya yang bekerja pada benda cair yang dicelupkan ke dalamnya. KEKUATAN ARCHIMEDES

15 Gaya GRAVITASI Gravitasi adalah gaya yang bekerja pada suatu benda yang bumi dan arahnya menuju pusat bumi.

Mendukung hukum gaya reaksi

Beras. 7. Gaya tarik

Jika reaksi dasar menjadi nol, maka benda dikatakan berada dalam keadaan tanpa bobot. Dalam keadaan tanpa bobot, benda hanya bergerak di bawah pengaruh gravitasi.

1.2.3. Inersia dan inersia. Sistem referensi inersia.

hukum pertama Newton

Pengalaman menunjukkan bahwa setiap benda menolak upaya untuk mengubah keadaannya, tidak peduli apakah benda itu bergerak atau diam. Sifat benda ini disebut kelembaman. Konsep kelembaman tidak sama dengan kelembaman benda. Kelembaman benda dimanifestasikan dalam kenyataan bahwa tanpa adanya pengaruh luar, benda berada dalam keadaan diam atau gerak lurus dan beraturan sampai suatu pengaruh luar mengubah keadaan ini. Inersia, tidak seperti inersia, tidak memiliki karakteristik kuantitatif.

Masalah dinamika diselesaikan dengan menggunakan tiga hukum dasar yang disebut hukum Newton. Hukum Newton dipenuhi sistem referensi inersia. Sistem referensi inersia (ISO)- ini adalah sistem referensi di mana benda, tidak terpengaruh oleh benda lain, bergerak tanpa percepatan, yaitu lurus dan seragam, atau diam.

Hukum pertama Newton (hukum inersia): Ada sistem referensi seperti itu (yang disebut sistem inersia), di mana setiap titik material, tanpa adanya pengaruh eksternal, bergerak secara seragam dan lurus atau diam. Berdasarkan Prinsip relativitas Galileo semua fenomena mekanis dalam kerangka acuan inersia yang berbeda berlangsung dengan cara yang sama dan tidak ada eksperimen mekanis yang dapat menentukan apakah kerangka acuan tertentu diam atau bergerak lurus dan beraturan.

1.2.4. hukum kedua Newton. Impuls tubuh dan impuls kekuatan.

Hukum kekekalan momentum. hukum ketiga Newton

hukum kedua Newton: percepatan yang diperoleh suatu titik material akibat aksi satu atau lebih gaya berbanding lurus dengan gaya yang bekerja (atau resultan semua gaya), berbanding terbalik dengan massa titik material dan arahnya berimpit dengan arah gaya yang bekerja. (atau hasilnya):

. (8)

Hukum kedua Newton memiliki bentuk notasi lain. Mari kita perkenalkan konsep momentum benda.

Dorongan tubuh(atau sederhananya, impuls) - ukuran gerakan mekanis yang ditentukan oleh produk massa tubuh
dengan kecepatannya , yaitu,
. Mari kita tuliskan hukum kedua Newton - persamaan dasar dinamika gerak translasi:

Mari kita gantikan jumlah gaya dengan resultannya
dan entri hukum kedua Newton berbentuk sebagai berikut:

, (9)

dan hukum kedua Newton sendiri juga dapat dirumuskan sebagai berikut: laju perubahan momentum menentukan gaya yang bekerja pada benda.

Mari kita ubah rumus terakhir:
. Besarnya
mendapat namanya dorongan kekuatan. Kekuatan impuls
ditentukan oleh perubahan momentum benda
.

Sistem mekanis suatu benda yang tidak dipengaruhi oleh gaya luar disebut tertutup(atau terisolasi).

Hukum kekekalan momentum: momentum suatu sistem benda tertutup adalah besaran tetap.

hukum ketiga Newton: gaya-gaya yang timbul selama interaksi benda-benda mempunyai besar yang sama, berlawanan arah dan diterapkan pada benda-benda yang berbeda (Gbr. 8):

. (10)

Beras. 8. Hukum ketiga Newton

Dari hukum ke-3 Newton berikut ini Ketika benda berinteraksi, gaya muncul secara berpasangan. Selain hukum Newton, sistem hukum dinamika yang lengkap harus mencakup prinsip aksi kekuatan independen: tindakan suatu kekuatan tidak bergantung pada ada atau tidaknya kekuatan lain; aksi gabungan beberapa gaya sama dengan jumlah aksi independen masing-masing gaya.

Gaya reaksi tanah normal

Gaya yang bekerja pada benda dari tumpuan (atau suspensi) disebut gaya reaksi tumpuan. Ketika benda bersentuhan, gaya reaksi tumpuan diarahkan tegak lurus terhadap permukaan kontak. Jika benda terletak pada meja stasioner horizontal, gaya reaksi tumpuan diarahkan secara vertikal ke atas dan menyeimbangkan gaya gravitasi:

Yayasan Wikimedia. 2010.

Lihat apa itu “Gaya reaksi tanah normal” di kamus lain:

Gaya gesekan geser- Gaya gesekan geser adalah gaya yang timbul antara benda-benda yang bersentuhan selama gerak relatifnya. Jika tidak ada lapisan cair atau gas (pelumas) di antara benda-benda tersebut, maka gesekan tersebut disebut kering. Jika tidak, gesekan... ... Wikipedia

Kekuatan (kuantitas fisik)- Permintaan "kekuatan" dialihkan ke sini; lihat juga arti lainnya. Dimensi Gaya LMT−2 Satuan SI ... Wikipedia

Memaksa- Permintaan "kekuatan" dialihkan ke sini; lihat juga arti lainnya. Dimensi Gaya LMT−2 SI satuan newton ... Wikipedia

Hukum Amonton- Hukum Amonton Coulomb adalah hukum empiris yang menetapkan hubungan antara gaya gesekan permukaan yang terjadi selama geser relatif suatu benda dengan gaya reaksi normal yang bekerja pada benda dari permukaan. Gaya gesekan, ... ... Wikipedia

Hukum Gesekan- Gaya gesekan geser adalah gaya yang timbul antara benda-benda yang bersentuhan selama gerak relatifnya. Jika tidak ada lapisan cair atau gas (pelumas) di antara benda-benda tersebut, maka gesekan tersebut disebut kering. Jika tidak, gesekan... ... Wikipedia

Friksi statis- Gesekan statis, gesekan adhesi adalah gaya yang timbul antara dua benda yang bersentuhan dan mencegah terjadinya gerak relatif. Gaya ini harus diatasi untuk menggerakkan dua benda yang saling bersentuhan... ... Wikipedia

pria berjalan- Permintaan “Berjalan tegak” dialihkan ke sini. Sebuah artikel terpisah diperlukan mengenai topik ini. Berjalan manusia adalah gerak manusia yang paling alami. Tindakan motorik otomatis yang dilakukan sebagai hasil dari aktivitas terkoordinasi yang kompleks... ... Wikipedia

Berjalan tegak- Siklus berjalan: bertumpu pada satu kaki, periode penyangga ganda, bertumpu pada kaki lainnya. Berjalan manusia adalah gerak manusia yang paling alami. Tindakan motorik otomatis yang terjadi sebagai akibat dari aktivitas kerangka terkoordinasi yang kompleks ... Wikipedia

Hukum Amonton-Coulomb- gaya gesekan ketika suatu benda meluncur pada suatu permukaan tidak bergantung pada luas kontak benda dengan permukaan, tetapi bergantung pada gaya reaksi normal benda tersebut dan keadaan lingkungan. Gaya gesek geser terjadi pada suatu geseran tertentu... ... Wikipedia

Hukum Coulomb (mekanika)- Hukum Amonton Coulomb, gaya gesek pada suatu benda yang meluncur pada suatu permukaan tidak bergantung pada luas kontak benda dengan permukaan tersebut, tetapi bergantung pada gaya reaksi normal benda tersebut dan keadaannya. lingkungan. Gaya gesekan geser terjadi ketika... ... Wikipedia

Kekuatan reaksi mendukung mengacu pada gaya elastis, dan selalu diarahkan tegak lurus terhadap permukaan. Ia menolak gaya apa pun yang menyebabkan benda bergerak tegak lurus terhadap penyangga. Untuk menghitungnya, Anda perlu mengidentifikasi dan mengetahui nilai numerik dari semua gaya yang bekerja pada benda yang berdiri di atas penyangga.

Anda akan perlu

- timbangan;
- speedometer atau radar;
- goniometer.

instruksi

Tentukan berat badan menggunakan timbangan atau metode lainnya. Jika benda berada pada permukaan horizontal (tidak peduli apakah benda itu bergerak atau diam), maka gaya reaksi tumpuan sama dengan gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut. Untuk menghitungnya, kalikan massa benda dengan percepatan gravitasi, yaitu sebesar 9,81 m/s² N=m g.
Ketika suatu benda bergerak sepanjang bidang miring yang membentuk sudut terhadap horizontal, gaya reaksi tanah membentuk sudut terhadap gaya gravitasi. Pada saat yang sama, ia hanya mengkompensasi komponen gravitasi yang bekerja tegak lurus terhadap bidang miring. Untuk menghitung gaya reaksi tumpuan, gunakan busur derajat untuk mengukur sudut letak bidang terhadap horizontal. Menghitung memaksa reaksi pendukung, mengalikan massa benda dengan percepatan gravitasi dan kosinus sudut letak bidang terhadap cakrawala N=m g Cos(α).
Jika suatu benda bergerak sepanjang suatu permukaan yang merupakan bagian lingkaran berjari-jari R, misalnya jembatan, bukit kecil, maka gaya reaksi tumpu memperhitungkan gaya yang bekerja searah dari pusat lingkaran, dengan percepatan yang sama dengan percepatan sentripetal, yang bekerja pada benda. Untuk menghitung gaya reaksi tumpuan di titik atas, kurangi perbandingan kuadrat kecepatan dengan jari-jari kelengkungan lintasan dari percepatan gravitasi.
Kalikan angka yang dihasilkan dengan massa benda yang bergerak N=m (g-v²/R). Kecepatan harus diukur dalam meter per detik dan radius dalam meter. Pada suatu kecepatan tertentu, nilai percepatan yang diarahkan dari pusat lingkaran dapat sama atau bahkan melebihi percepatan gravitasi bumi, pada titik tersebut daya lekat benda dengan permukaan akan hilang, oleh karena itu misalnya pengendara perlu memperhatikan dengan jelas. mengontrol kecepatan di bagian jalan tersebut.
Jika kelengkungan mengarah ke bawah dan lintasan benda cekung, maka hitung gaya reaksi tumpuan dengan menambahkan percepatan jatuh bebas perbandingan kuadrat kecepatan dan jari-jari kelengkungan lintasan, lalu kalikan hasilnya dengan massa benda N=m (g+v²/R).
Jika gaya gesekan dan koefisien gesekan diketahui, hitung gaya reaksi tumpuan dengan membagi gaya gesekan dengan koefisien N=Ftr/μ.

Yayasan Wikimedia. 2010.

Lihat apa itu “Gaya reaksi tanah normal” di kamus lain:

Gaya gesekan geser adalah gaya yang timbul antara benda-benda yang bersentuhan selama gerak relatifnya. Jika tidak ada lapisan cair atau gas (pelumas) di antara benda-benda tersebut, maka gesekan tersebut disebut kering. Jika tidak, gesekan... ... Wikipedia

Kueri "kekuatan" dialihkan ke sini; lihat juga arti lainnya. Dimensi Gaya LMT−2 Satuan SI ... Wikipedia

Kueri "kekuatan" dialihkan ke sini; lihat juga arti lainnya. Dimensi Gaya LMT−2 SI satuan newton ... Wikipedia

Hukum Amonton Coulomb adalah hukum empiris yang menetapkan hubungan antara gaya gesekan permukaan yang terjadi selama geser relatif suatu benda dengan gaya reaksi normal yang bekerja pada benda dari permukaan. Gaya gesekan, ... ... Wikipedia

Gesekan statis, gesekan adhesi adalah gaya yang timbul antara dua benda yang bersentuhan dan mencegah terjadinya gerak relatif. Gaya ini harus diatasi untuk menggerakkan dua benda yang saling bersentuhan... ... Wikipedia

Permintaan “Berjalan tegak” dialihkan ke sini. Sebuah artikel terpisah diperlukan mengenai topik ini. Berjalan manusia adalah gerak manusia yang paling alami. Tindakan motorik otomatis yang dilakukan sebagai hasil dari aktivitas terkoordinasi yang kompleks... ... Wikipedia

Siklus berjalan: bertumpu pada satu kaki, periode penyangga ganda, bertumpu pada kaki lainnya... Berjalan manusia adalah gerak manusia yang paling alami. Tindakan motorik otomatis yang terjadi sebagai akibat dari aktivitas kerangka terkoordinasi yang kompleks ... Wikipedia

Gaya gesekan ketika suatu benda meluncur pada suatu permukaan tidak bergantung pada luas kontak benda dengan permukaan tersebut, tetapi bergantung pada kekuatan reaksi normal benda tersebut dan keadaan lingkungan. Gaya gesek geser terjadi pada suatu geseran tertentu... ... Wikipedia

Hukum Amonton Coulomb Gaya gesekan ketika suatu benda meluncur pada suatu permukaan tidak bergantung pada luas kontak benda dengan permukaan tersebut, tetapi bergantung pada gaya reaksi normal benda tersebut dan keadaan lingkungan. . Gaya gesekan geser terjadi ketika... ... Wikipedia

Kekuatan reaksi normal- gaya yang bekerja pada benda dari sisi penyangga (atau suspensi). Ketika benda bersentuhan, vektor gaya reaksi diarahkan tegak lurus terhadap permukaan kontak. Rumus berikut digunakan untuk perhitungan:

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

Di mana $|\vec N|$ - modulus vektor gaya reaksi normal, $M$ - massa tubuh, $G$ - percepatan gravitasi , $\theta$ - sudut antara bidang tumpuan dan bidang horizontal.

Menurut hukum ketiga Newton, modulus gaya reaksi normal $|\vec N|$ sama dengan modulus berat badan $|\vec P|$ , tetapi vektor-vektornya segaris dan berlawanan arah:

$\vec N= -\vec P.$

Dari hukum Amonton-Coulomb dapat disimpulkan bahwa untuk modulus vektor gaya reaksi normal, hubungan berikut ini benar:

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

Di mana $\vec F$ - gaya gesekan geser, dan $k$ - koefisien gesekan.

Karena gaya gesekan statis dihitung dengan rumus

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

maka secara eksperimental kita dapat menemukan nilai sudut seperti itu $\theta$ , di mana gaya gesekan statis akan sama dengan gaya gesekan geser:

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

Dari sini kami menyatakan koefisien gesekan:

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

Tulis review artikel "Kekuatan Reaksi Normal"

Kutipan yang mencirikan kekuatan reaksi normal

Semua sejarawan sepakat bahwa aktivitas eksternal negara dan masyarakat, dalam bentrokan satu sama lain, diekspresikan dalam perang; bahwa secara langsung, sebagai akibat dari keberhasilan militer yang lebih besar atau lebih kecil, kekuatan politik negara dan masyarakat bertambah atau berkurang.
Betapapun anehnya gambaran sejarah tentang bagaimana seorang raja atau kaisar, setelah bertengkar dengan kaisar atau raja lain, mengumpulkan pasukan, berperang dengan tentara musuh, meraih kemenangan, membunuh tiga, lima, sepuluh ribu orang dan, sebagai hasilnya. , menaklukkan negara bagian dan seluruh rakyat yang berjumlah beberapa juta orang; betapapun tidak dapat dipahaminya mengapa kekalahan satu tentara, seperseratus dari seluruh kekuatan rakyat, memaksa rakyat untuk tunduk, semua fakta sejarah (sejauh yang kita tahu) menegaskan validitas fakta itu. keberhasilan yang lebih besar atau lebih kecil dari tentara suatu bangsa melawan tentara bangsa lain adalah alasan atau, setidaknya menurut tanda-tanda yang signifikan, peningkatan atau penurunan kekuatan suatu bangsa. Tentara menang, dan hak-hak rakyat yang menang segera meningkat sehingga merugikan pihak yang kalah. Tentara dikalahkan, dan segera, sesuai dengan tingkat kekalahannya, rakyat dirampas haknya, dan ketika tentara mereka dikalahkan sepenuhnya, mereka ditundukkan sepenuhnya.
Hal ini telah terjadi (menurut sejarah) dari zaman kuno hingga saat ini. Semua perang Napoleon menjadi penegasan aturan ini. Menurut tingkat kekalahan pasukan Austria, Austria dirampas haknya, dan hak serta kekuatan Prancis meningkat. Kemenangan Perancis di Jena dan Auerstätt menghancurkan eksistensi independen Prusia.

Jenis