כוח נורמלי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

ערך זה זקוק לעריכה, על מנת שיתאים לסגנון המקובל בוויקיפדיה.
הסיבה שניתנה לכך היא ניסוח. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה שלו.

הכוח הנורמלי הוא היבט נוסף של ארבעת הכוחות היסודיים של המכניקה הניוטונית (כוח הכבידה, הכוח האלקטרומגנטי, הכוח הגרעיני החזק והכוח הגרעיני החלש). מקורו במילה normal אשר פירושה "ניצב" או "אנך". הוא מסומן בפיזיקה באות N. הכוח הנורמלי הוא התגובה של משטח לכוח בו הגוף מעיק עליו, אך הוא אינו מהווה תגובה למשקל הגוף.

תוכן עניינים

[עריכה] תהליך הכוח

הכוח נוצר כאשר גוף מפעיל על משטח או על גוף שני הצמוד לו כוח, והוא התגובה להעקה של הגוף הראשון על הגוף השני או המשטח. מקורו הפיזיקלי הוא בכוחות דחייה אלקטרומגנטיים בין מולקולות החומרים. (לדוגמה: עקב משקלו, הגוף הראשון שואף בשדה כבידה "דרך" הגוף השני ומונע מהגוף הראשון להפריע את מצבו של הגוף השני [למשל, לא ליפול דרך הגוף השני ולגרום לשבירה]). התהליך מתחיל כאשר גוף מונח על משטח אופקי ושרוי במנוחה. על הגוף פועל כוח g אשר כדור הארץ מפעיל עליו כלפי מטה. מאחר והגוף במנוחה צריך לפעול עליו כוח נוסף כדי ששקול הכוחות הפועלים עליו יישווה ל-0. מקורו של הכוח במשטח עליו מופעל הגוף. לדוגמה, הגוף מונח על משטח ונתונים שני גופים הפועלים זה על זה, גוף ושולחן. הגוף מעיק על השולחן, והשולחן מפעיל על הגוף כוח נורמלי. עצם העובדה שהמשקל והכוח הנורמלי הם שני כוחות הפועלים על גוף אחד מעידה על כך שהם אינם זוג כוחות פעולה ותגובה. הכוח הנורמלי אינו תגובה למשקל הגוף, והכוח הנורמלי והמשטח אינם שווים בהכרח זה לזה. הכוח נובע מקשיות השולחן וכוחות דחייה חשמליים בין המולקולות. את כוח הנורמלי מסמנים באות N גדולה(להבדיל מ-n קטנה שמייצגת מספר). הנורמל מונע מהגוף ליפול ולכן הוא ניצב על השולחן בשיווי משקל, ומכאן שקול הכוחות הפועלים על הגוף הוא 0.

זהו בין הכוחות החשובים ביותר במכניקה הניוטונית וניתן לומר, לדוגמה, שבזכות כוח זה אנו עומדים על משטח כגון רצפה ולא נופלים דרכה עקב כוח המשיכה של כדור הארץ. אפשר לומר שהכוח הנורמלי הוא הכוח שמפעיל גוף קשיח ומונע מגופים אחרים לחדור בעדו. כוח זה פועל רק בניצב למישור המגע בין הגופים ולכן בשום מצב איננו מבצע עבודה.

[עריכה] דוגמאות

[עריכה] דוגמה ראשונה

כשלא פועלים כוחות חיצוניים אנכים, N=mg
הגדל
כשלא פועלים כוחות חיצוניים אנכים, N=mg

נתבונן בגוף העומד על שולחן או כל משטח אחר. פועל עליו כוח המשיכה. אנו יודעים מנסיון שגוף אשר מונח על שולחן לא זז, אך לפי החוק השני של ניוטון אנו יודעים שהתאוצה של גוף היא ביחס ישר לסכום הכוחות על אותו הגוף. כלומר אם פועל רק כוח הכובד הגוף צריך ליפול לתוך אל תוך השולחן בתאוצה g. מכיוון שהדבר לא מתרחש אנו צריכים להניח שקיים כוח מנוגד אשר מונע מהגוף ליפול לתוך השולחן(או שחוקי ניוטון אינם נכונים). הכוח הזה צריך להיות שווה בגודלו ל-mg והפוך לכיוונו.זה הכוח הנורמלי אשר מופעל על ידי השולחן וכיוונו אנך למשטח. ניתן להגדיר זאת מבחינה מתמטית: F=n-mg = 0 ומכאן ניתן להסיק ש- n = mg.

  • יש לציין שהכוח הנורמלי לא תמיד יהיה שווה ל-mg של הגוף. למשל: אם לוחצים על הגוף כלפי מטה אז הכוח שבו הגוף לוחץ על המשטח יגדל ולכן בתגובה גם הכוח נורמלי יגדל. למעשה הכוח הנורמלי שווה תמיד לכוח האנכי שמפעיל הגוף על המשטח ומהופך בכיוונו.

[עריכה] דוגמה שנייה

הכוח הנורמלי מול כוח הכבידה
הגדל
הכוח הנורמלי מול כוח הכבידה

על משטח אופקי מונח בול עץ שמשקלו 50N (או 50 ניוטון). חישוב את גודלו של הכוח הנורמלי הפועל על בול העץ: הגוף במנוחה, לכן, על פי החשבון הווקטורי:

[עריכה] ראו גם

ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.

שפות אחרות