正常强度

本文解释了什么是法向力以及如何根据问题的类型确定法向力。这样你就会发现法向力的特点，并且能够通过逐步解决的练习来练习这种力。

什么是法向力？

在物理学中，法向力是表面施加在其上的物体上的力。因此，法向力的方向垂直于表面，且法向力的方向是向外的，即表面向本体施加法向力。

一般来说，法向力用于抵消重力，重力是地球对任何有质量的物体施加的引力。然而，当身体放置在倾斜表面上时，法向力的值可能不够。下面我们将了解如何计算斜面上的法向力。

简而言之，法向力的特点是：

• 法向力是接触力，也就是说，只有两个表面接触时才能施加法向力。
• 法向力的方向垂直于物体所在的表面。
• 法向力的方向始终向外，因为是将法向力施加到主体的表面。
• 一般来说，法向力的大小相当于合力投射到支撑表面上。
• 通常，法向力通常用符号N或_FN表示。

如何计算法向力

一般来说，要计算法向力，必须应用平衡方程，该方程确定当垂直力之和与水平力之和为零时，物体处于平衡状态。

通过将平衡条件应用于问题，我们将能够从所提出的方程中求解法向力，从而确定法向力的值。

法向力计算示例

现在我们知道了法向力的定义，让我们看一个计算法向力的具体示例。

• 重8公斤的身体静止在平坦的地面上。地面对人体施加的法向力的值是多少？

在这个问题中，物体静止在平坦的表面上，因此作用在其上的唯一力是重力和法向力。

因此，要使物体在平面上保持平衡，法向力 (N) 和重力 (P) 必须相等。因此，法线和重量具有相同的方向、相同的模数，但它们的方向相反。

因此，要确定法向力的值，只需计算物体的重量即可，该重量等于物体的质量乘以重力加速度：

斜面上的法向力

在本节中，我们将推导斜面上法向力的公式，因为它的值根据表面是平坦还是倾斜而变化。

因此，作用在倾斜平面上的物体上的力如下：

看上图：当平面倾斜时，以平行于平面（轴1）的方向和垂直于平面（轴2）的方向为轴比较方便。这样就更容易表述平衡方程。

为了计算斜面上的法向力，需要应用垂直于斜面的轴上的平衡条件，因为我们可以保证物体在该轴上处于平衡状态，而不是在平行于平面的轴上处于平衡状态。

因此，斜面上的法向力等于垂直于该平面的轴的重量分量：

垂直于平面的轴的重量分量等于重量乘以平面倾斜角余弦的公式：

简而言之，斜面上法向力的公式表明，法向力等于物体质量乘以重力乘以平面倾斜角的余弦：

法向力和摩擦力

在本节中，我们将看到法向力和摩擦力之间的关系，因为它们是数学上相关的两种类型的力。但首先，您需要知道什么是摩擦力。

摩擦力（或摩擦力）是试图在非光滑表面上移动物体时产生的力。因此，摩擦力是阻碍物体运动的力。

摩擦力是根据法向力计算的。更准确地说，摩擦力等于表面摩擦系数乘以法向力。

金子：

• 

  是摩擦力。

• 

  是摩擦系数。

• 

  是正常电阻。

解决了正常的力量练习

练习1

重5公斤的身体静止在平坦的地面上。如果在第一个物体上方添加另一个 3 公斤的质量物体，那么地面支撑这两个物体的法向力是多少？数据：g=9.81 m/ ^s2 。

由于地面必须支撑两个物体，因此法向力将是每个物体的重力之和。因此，我们会先计算出每个物体的重量，然后将它们相加。

请记住，重量的力是通过将身体的质量乘以重力来计算的。

因此，我们计算出5公斤身体的重量：

其次，我们确定质量为3公斤的第二个物体的重量：

因此，通过应用垂直平衡条件，我们得到法向力等于两个重量的总和：

综上，地面所施加的法向力值为：

练习2

如下图所示，两个物体通过一根绳子和一个质量可以忽略不计的滑轮连接起来。如果物体 2 的质量 m ₂ =7 kg，斜坡的倾角为 50°，计算斜面对质量 m ₁的物体施加的法向力，使整个系统处于平衡状态。在整个练习过程中忽略摩擦力。

物体 1 位于倾斜的斜坡上，因此首先要做的是将其重量的力矢量化，使力作用在斜坡的轴上：

因此，作用在整个系统上的一组力是：

问题陈述告诉我们，力系统处于平衡状态，因此两个物体必须处于平衡状态。根据这些信息，我们可以提出两个物体的平衡方程：

根据前面的方程，我们可以计算出物体 1 的质量：

另一方面，如果我们查看系统的力图，我们会发现法向力必须等于物体 1 的重量垂直于斜面的矢量分量。

因此，从这个方程我们可以找到法向力的值：

我们现在可以从第二个方程计算法向力的值：

另一方面，我们使用第一个方程确定摩擦力的值：

同样，摩擦力可以使用以下公式与法向力和摩擦系数相关：

因此，我们从方程中删除摩擦系数并计算其值：