La força normal es defineix com la força que exerceix qualsevol superfície sobre un altre objecte. Quan un objecte està en repòs, la força neta que s'exerceix sobre ell és igual a zero. No es pot aplicar una força normal a dues superfícies que no estan connectades entre si. Es pot interpretar com una component de la força que és vertical a qualsevol superfície de contacte. Determina quanta força lliura el cos al terra. La força normal és igual al pes de l'objecte només si la velocitat de canvi de velocitat de l'objecte és negativa, el que significa que s'està desaccelerant.
Fórmula
El valor de la força normal depèn d'on es col·loqui l'objecte respecte a l'altre objecte. Quan un objecte va a caure, la posició en què l'objecte cau a terra determina el valor de la força normal. La força normal es denota amb el símbol FN. La seva unitat de mesura és Newtons (N) i la fórmula dimensional ve donada per [M1L1T-2].
Si un cos descansa sobre una força plana, la força normal és igual al valor del pes gravitatori, és a dir, mg.
F N = mg
on,
FNés la força normal,
m és la massa de l'objecte en repòs,
g és l'acceleració deguda a la gravetat.
Si un cos llisca cap avall des d'una superfície inclinada en algun angle, el valor de la força normal és el pes gravitatori afegit per una força addicional de F sin θ. En aquest cas, la força normal és més gran que el pes de l'objecte.
F N = mg + F sin θ
On,
FNés la força normal,
m és la massa de l'objecte lliscant,
g és l'acceleració deguda a la gravetat,
θ és l'angle d'inclinació.
Si la força està actuant sobre un cos en direcció ascendent, el valor de la força normal és el pes gravitatori decrementat per una força de F sin θ. En aquest cas, la força normal neta és menor que el pes de l'objecte.
F N = mg – F sin θ
on,
alternativa xamppFNés la força normal,
m és la massa de l'objecte lliscant,
g és l'acceleració deguda a la gravetat,
θ és l'angle d'inclinació.
Si un cos es col·loca en un pla inclinat, la força normal FNés igual al producte del pes gravitatori i el cosinus de l'angle d'inclinació.
F N = mg cos θ
on,
FNés la força normal,
m és la massa de l'objecte lliscant,
g és l'acceleració deguda a la gravetat,
θ és l'angle d'inclinació.
Exemples de problemes
Problema 1. Un objecte de 2 kg de massa descansa sobre una taula. Calcula la força normal que s'exerceix sobre ell.
Solució:
Tenim,
m = 2
g = 9,8
Utilitzant la fórmula que obtenim,
FN= mg
= 2 (9.8)
diana ankudinova= 19,6 N
Problema 2. Un objecte descansa sobre una taula amb una força de 39,2 N. Calcula la força normal que s'exerceix sobre ell.
Solució:
Tenim,
F = 39,2
g = 9,8
Utilitzant la fórmula que obtenim,
FN= mg
=> m = F/g
=> m = 39,2/9,8
=> m = 4 kg
Problema 3. Un objecte de 10 kg de massa llisca cap avall amb una força de 200 N des d'una superfície inclinada en un angle de 30°. Calcula la força normal que s'exerceix sobre ell.
Solució:
Tenim,
F = 200
m = 10
g = 9,8
θ = 30°
Utilitzant la fórmula que obtenim,
FN= mg + F sin θ
= 10 (9.8) + 200 sense 30°
= 98 + 200 (1/2)
= 98 + 100
= 198 N
Problema 4. Un objecte de 20 kg de massa llisca cap avall amb una força de 400 N des d'una superfície inclinada en un angle de 30°. Calcula la força normal que s'exerceix sobre ell.
Solució:
Tenim,
F = 400
m = 20
g = 9,8
θ = 30°
Utilitzant la fórmula que obtenim,
FN= mg + F sin θ
= 20 (9.8) + 400 sense 30°
= 196 + 400 (1/2)
= 196 + 200
= 396 N
Problema 5. Es col·loca un objecte de 15 kg sobre una superfície inclinada amb un angle de 30°. Calculeu la força normal que s'exerceix sobre ell si la força actua cap amunt amb un valor de 100 N.
Solució:
Tenim,
F = 100
m = 15
g = 9,8
θ = 30°
Utilitzant la fórmula que obtenim,
FN= mg – F sin θ
= 15 (9.8) – 100 sense 30°
= 147 – 100 (1/2)
= 147 – 50
= 97 N
Problema 6. Un objecte de 5 kg de massa es col·loca sobre una superfície inclinada amb un angle de 60°. Calcula la força normal que s'exerceix sobre ell en qualsevol punt.
Solució:
encadenat cap endavant
Tenim,
m = 5
g = 9,8
θ = 60°
Utilitzant la fórmula que obtenim,
FN= mg cos θ
= 5 (9,8) (cos 60°)
= 49/2
= 24,5 N
Problema 7. Un objecte es col·loca sobre una superfície inclinada amb un angle de 60°. Calculeu la seva massa si la força normal que s'exerceix sobre ell és de 400 N.
Solució:
Tenim,
FN= 400,
θ = 60°
Utilitzant la fórmula que obtenim,
FN= mg cos θ
m = F/(g cos θ)
= 400/ (9,8 × cos 60°)
= 400/4.9
= 81,63 N