Siła nacisku

Siła nacisku to siła z jaką ciało działa na daną powierzchnię wzdłuż prostej normalnej (prostopadłej) do tej powierzchni.

W przypadku gdy powierzchnia jest płaska i jest ustawiona poziomo to siła nacisku jest po prostu równa ciężarowi ciała (Q = mg).

Gdy natomiast ciało porusza się po torze wypukłym, wówczas pojawia się dodatkowa siła bezwładności (Fb), która jest skierowana przeciwnie do kierunku przyspieszenia dośrodkowego (ad).

Rys. Monika Pilch

W tym przypadku siła nacisku samochodu na jezdnię jest równa:

F _{N}=Q-F _{b}

F _{N}=mg-ma _{d} =m(g-a _{d}  )

Ponieważ przyspieszenie dośrodkowe jest równe a _{d}= \frac{v ^{2} }{r}    (r – promień krzywizny), to:

F _{N}=m(g- \frac{v ^{2} }{r}  )

Gdy ciało porusza się po torze wklęsłym, to siła bezwładności, działa w kierunku zgodnym z kierunkiem ciężaru ciała.

Rys. Monika Pilch

W tym przypadku siła nacisku jest większa od ciężaru ciała o wartość siły bezwładności, więc:

F _{N}=m(g+ \frac{v ^{2} }{r}  )

Siła nacisku - przykład.

Z jaką największą prędkością może wjechać samochód na górkę o promieniu 10m, aby jego koła nie straciły kontaktu z jezdnią?

Dane:                                          Szukane:
r = 10m                                v = ?
g = 10m/s2

Rozwiązanie:

Maksymalna prędkość samochodu to taka, przy której siła nacisku jest równa 0. Jest to więc sytuacja, w której ciężar samochodu jest równoważony przez siłę bezwładności:

Q=F _{b}

mg= \frac{mv ^{2} }{r}

Widać, że masa samochodu się skróci,  więc maksymalna prędkość z jaką pojazd może wjechać na górkę nie zależy od jego masy:

g= \frac{v ^{2} }{r}

Po prostych przekształceniach otrzymamy:

v= \sqrt{gr}= \sqrt{10 \frac{m}{s ^{2} } 10m}  =10 \frac{m}{s} =36 \frac{km}{h}

Polecamy również:

Komentarze (2)
Wynik działania 2 + 5 =
Ja
2023-12-28 14:58:32
Nadal niezbyt rozumiem
nwn
2021-04-27 17:42:26
ok
Ostatnio komentowane
ok
• 2024-05-20 16:01:25
W filmie nie ma ochronki, Ale strzały do robotników
• 2024-05-18 14:53:16
łatwe
• 2024-05-16 19:37:20
Przydatny na po prawe oceny z historii
• 2024-05-15 14:52:53
Witam, nie wiem czy jeszcze strona jest obsługiwana, ale chciałbym poinformować, iż ni...
• 2024-05-14 16:29:23