كيف تجد القوة الطبيعية مع التسارع: عدة مناهج وأمثلة للمشكلة


تُؤثِّر القوة الطبيعية على جسم ما عن طريق السطح الذي يتلامس معه. دعونا نتعلم كيفية إيجاد القوة العادية مع التسارع.

من الناحية الفيزيائية ، تندرج القوة الطبيعية تحت فئة قوة التلامس. لإيجاد هذه القوة ، نرسم مخططًا حرًا للجسم ثم نستخدمه قانون نيوتن الثاني للحركة. لا توجد صيغة أخرى محددة لإيجاد القوة العمودية. دعونا نرى عدة مناهج وأمثلة على المشاكل.

قبل الانتقال إلى كيفية إيجاد قوة عادية مع تسارع ، يجب أن نعرف صيغة القوة. حسب قانون نيوتن الثاني للحركة، نحن نعلم بالفعل أن Fαdp / dt. الأمر الذي يدفع إلى زيادة المعادلة F = ma. باستخدام هذه الصيغة ، يمكننا إيجاد القوة باستخدام العجلة والكتلة.

نعلم أننا نعلم أنه يمكننا الاستمرار في إيجاد القوة العمودية. هناك نقطة مهمة يجب تذكرها وهي أن الجسم الذي يتساقط بحرية له تسارع يساوي "g" ، أي التسارع الناتج عن الجاذبية. قيمة g 9.8 مللي ثانية-2 أو في بعض الحالات ، نعتبرها 10 مللي ثانية-2 .

القوة الطبيعية

لإيجاد القوة العمودية ، نحتاج إلى اتباع بعض الخطوات البسيطة:

  1. تتمثل الخطوة الأولى في رسم مخططات الجسم الحر التي توضح جميع القوى المؤثرة على الجسم.
  2. تمثل اتجاهات جميع القوى. تعمل القوة العادية دائمًا بشكل عمودي على الجسم.
  3. الخطوة التالية هي التعويض بقيم التسارع والكتلة والقوى.
  4. الخطوة الأخيرة هي إجراء الحساب لإيجاد القوة العمودية.

هناك العديد من الأساليب والحالات التي يجب أن نعرف من أجلها كيفية إيجاد القوة الطبيعية مع التسارع.

كيفية إيجاد القوة الطبيعية مع التسارع

الحالة الأولى عندما يكون الجسم في حالة سكون على السطح. في هذه الحالة ، يظهر مخطط الجسم الحر على النحو الوارد أعلاه. القوة الطبيعية FN يعمل بشكل عمودي على الجسم ، ويعمل الوزن W = mg في الاتجاه الهبوطي.

من الرسم البياني نحصل عليه ؛

FN =W

FN = ملغ

هنا،

FN هي القوة الطبيعية

م هي كتلة الجسم

g هي عجلة الجاذبية

الحالة التالية هي عندما تؤثر القوة على الجسم الذي يقع في زاوية ما ثيتا. يظهر مخطط الجسم الحر في الشكل أعلاه. عند تقسيم F إلى مكونات نحصل عليها ، مع العمل مع الوزن W. على التوازن ، نحصل على ؛

FN = W + Fsinθ

FN = mg + Fsinθ

هنا،

FN هي القوة الطبيعية

Fsinθ هي القوة المؤثرة على الجسم

م هي كتلة الجسم

g هي عجلة الجاذبية

إذا كانت القوة المؤثرة على الجسم في الاتجاه التصاعدي ، فيجب رسم مخطط الجسم الحر على النحو الوارد أعلاه. على التوازن ، نحصل على ؛

FN = W-Fsinθ

FN = mg-Fsinθ

هنا،

FN هي القوة الطبيعية

Fsinθ هي القوة المؤثرة على الجسم

م هي كتلة الجسم

g هي عجلة الجاذبية

الحالة الأخيرة هي عندما يكون الكائن مائلاً بزاوية ما كما هو موضح في الشكل (XNUMX). الخطوة الأولى هي تقسيم W إلى مكوناته. على التوازن ، نحصل على ؛

FN = Wcosθ

FN = mgcosθ

مشاكل حول كيفية إيجاد القوة العادية مع التسارع

مشكلة 1)  يسقط جسم بقوة مقدارها 300 نيوتن بزاوية 30 درجة. احسب القوة العمودية المؤثرة على الجسم إذا كانت كتلته 20 كجم.

حل: أعطي لنا ؛

الكتلة = 20 كجم ،

القوة = 300 نيوتن

الزاوية = 30 درجة

سيتم حساب القوة العادية من الصيغة ؛

FN = mg + Fsinθ

FN = (20 * 10) + 300 ثانية 30

عند استبدال القيم المعطاة ، نحصل على القوة العمودية ؛

FN = 200 + 300 * (1/2)

FN = + 200 150

FN = 350N

مشكلة 2) يتم الاحتفاظ بعلبة تزن 4 كجم على الطاولة. احسب القوة العمودية المؤثرة عليها.

حل: لقد أعطينا.

م = 4 كجم

ز = 9.8 م / ثانية 2

ستكون القوة الطبيعية ؛

FN = ملغ

FN = 4 9.8 *

FN = 39.2N

أسئلة يتكرّر طرحها

ما هي القوة الطبيعية؟

هناك أنواع مختلفة من القوى مثل القوة العادية ، قوة الاحتكاكوقوة الجاذبية وغيرها الكثير التي تعمل على جسم ما.

في الوقت الذي يتلامس فيه أي جسم مع سطح آخر ، تعمل عليه قوة ، تُعرف بالقوة العادية. هذه هي القوة الطبيعية التي تسمح للجسم بالبقاء على السطح أو تتجنب تمريره عبر بعضه البعض. على سبيل المثال ، تؤثر قوة عادية على كتاب محفوظ على الطاولة لتجنب سقوطه.

كيف تجد القوى مع التسارع؟

نحصل على صيغة القوة من قانون نيوتن الثاني للحركة.

باستخدام القانون ، نحصل على Fαdp / dt، حيث p هو زخم الجسم المتحرك. علاوة على ذلك ، فإن استبدال p = mv والتفاضل بين صيغة القوة يصبح F = ma ، و a هو التسارع ، و m كتلة الجسم. تستخدم هذه الصيغة لإيجاد القوة مع التسارع.

كيف تجد القوة العادية مع التسارع؟

نحتاج إلى اتباع بعض الخطوات السهلة لمعرفة القوة العمودية المؤثرة على أي جسم.

الخطوة الأولى هي رسم مخطط الجسم الحر باتجاهات جميع القوى. ثم باستخدام قانون نيوتن الثاني (أ = F / م) يحسب مقدار القوة العمودية.

ما هي وحدة القوة العادية؟

من الناحية المباشرة ، تدعم القوة العادية وزن الجسم الملامس لأي سطح.

القوة العمودية هي نوع من القوة التي تُبذل بشكل عمودي على الجسم المتلامس مع السطح. على سبيل المثال ، يمارس الجدول قوة طبيعية على الصندوق المحتفظ به. نظرًا لأنها أيضًا قوة ، فإن وحدتها هي N (نيوتن).

ما هو اتجاه القوة العمودية؟

تُبذل القوة العمودية دائمًا بشكل عمودي على الجسم أو الجسم.

في جميع الحالات ، تعمل القوة العادية بشكل عمودي على الكائن ودائمًا في الاتجاه التصاعدي. في حالات بسيطة ، توازن القوة العادية قوة الجاذبية التي يمارسها سطح الأرض.

هل القوة العادية قوة اتصال أم قوة غير اتصال؟

يمارس السطح الذي يوضع عليه الجسم قوة طبيعية عليه.

القوة الطبيعية ، في جميع الأحوال ، هي أ قوة الاتصال. عندما يلمس أي جسم سطحًا آخر ، تتأثر بقوة السطح. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فلن يكون هناك قوى طبيعية يمارسها الجسم على بعضها البعض.

ربيعة خالد

مرحباً ، أنا ربيعة خالد ، أتابع حاليًا درجة الماجستير في الرياضيات. كتابة المقالات هي شغفي وأنا أكتب بشكل احترافي منذ أكثر من عام حتى الآن. كوني طالب علوم ، لدي موهبة في القراءة والكتابة عن العلوم وكل ما يتعلق بها. إذا أعجبك ما أكتبه ، يمكنك التواصل معي على LinkedIn: https://www.linkedin.com/mwlite/in/rabiya-khalid-bba02921a في وقت فراغي ، أطلِق جانبي الإبداعي على لوحة الرسم. يمكنك التحقق من لوحاتي على: https://www.instagram.com/chronicles_studio/

آخر المقالات