¿Cómo puede una fuerza vertical causar movimiento en un ángulo?

Question

Acabo de comenzar el aprendizaje de la física hace 3 días y estoy teniendo problemas para entender lo que estoy haciendo mal. Por favor alguien puede explicar mi error(s)? Gracias!

Tenemos un 1kg de objetos en un plano en un ángulo de 30 grados desde la horizontal. La fuerza de fricción es de 1.5 N. se Nos pide calcular la fuerza neta.

Supongo que el objeto se mueve a lo largo de una línea con pendiente negativa (hacia x positivo y negativo y cuadrante). Todos los vectores que son como ellos se interpretaría $\mathbb{R}^2$ espacio Euclidiano.

He resuelto a obtener:

La fuerza normal = [5.66, 9.8], estoy asumiendo que la componente y es de 9,8 N porque de lo contrario, el objeto se mueve verticalmente a través del plano, a la derecha? Llegué a esta suposición, porque no podía entender cómo una fuerza vertical, la gravedad, podría causar el movimiento en un no-ángulo vertical, por lo que supuse que la fuerza normal se debe empujar el objeto hacia adelante, en lugar de la gravedad que tira de él hacia adelante.

• Fuerza g = [0, -9.8]
• La fuerza de fricción = [-1.3, .75]

la adición de conseguir

• La fuerza neta = [4.3, -.75]

que es un 4.42 N la fuerza que actúa en ángulo de 30 grados.

El libro que estoy utilizando dice que la fuerza debe 3.4 N. El libro gira que el de la x,y ejes de 30 grados, la verdad no me gusta su forma. Creo que mi principal problema no es propiamente la comprensión de la relación entre la fuerza normal y la fuerza de gravedad, y la forma en que conduce al movimiento en un ángulo.

Answer 1

Un objeto de masa $m$ sobre un plano inclinado con fricción experiencias de los tres siguientes fuerzas:

1. La gravedad
2. Fuerza Normal
3. La fricción

La fuerza normal de puntos de distancia de la pendiente de la superficie y es perpendicular a ella. La fuerza de fricción es paralela a la inclinación y apunta en la dirección contraria al movimiento del objeto (en este caso, esto significa que los puntos de la inclinación). La fuerza de la gravedad apunta hacia abajo (en la dirección de la negativa $y$-eje).

Ya que el objeto no es la aceleración en la dirección perpendicular a la pendiente (de lo contrario sería caer a través de la superficie o de perder el contacto con la superficie), uno llega a la conclusión de que el componente de la fuerza gravitacional perpendicular a la pendiente cancela la fuerza normal y la fuerza neta en la dirección es cero.

Lo que queda es la componente de la fuerza gravitacional hacia abajo de la pendiente, y la fuerza de fricción hacia arriba de la pendiente. Una imagen y algunos triángulo-dibujo/trig debe convencer de que la magnitud de la componente de la fuerza gravitacional hacia abajo de la pendiente es

$m g \sin (30^\circ) = (1\,\mathrm{kg})(9.8\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^2)(1/2) = 4.9\,\mathrm N$.

La fuerza de fricción hacia arriba de la pendiente tiene magnitud $1.5\,\mathrm N$. Puesto que el componente de la fuerza gravitacional a lo largo de la pendiente de los puntos hacia abajo por la pendiente, y la fuerza de fricción puntos por la pendiente, la magnitud de la fuerza neta es justo

$4.9\,\mathrm N - 1.5\,\mathrm N = \boxed{3.4\,\mathrm N}$.

Déjeme saber si todo era confuso, y puedo hacer más comentarios.

Saludos!

Answer 2

Es más fácil de entender si se ignora la fricción durante un minuto.

Supongamos que estás en una carretera sobre una colina que se ha helado. Nada de lo que pasa en la carretera, se desliza hacia abajo debido a que no hay fricción. Es la gravedad la que está tirando de los objetos hacia abajo, incluso a pesar de que está siguiendo la superficie de la colina, en lugar de ir en línea recta hacia abajo.

De hecho, la colina es la misma cosa que deja de ir en línea recta hacia abajo.

Así que la colina, en la detención de la caída de objetos en línea recta hacia abajo y les obliga a deslizarse a lo largo de la superficie, también está ejerciendo una fuerza sobre los objetos. Esta fuerza (la fuerza normal) se encuentra en un ángulo recto a la superficie (lo normal es sólo otra palabra para el ángulo recto).

Si a continuación, agregar la gravedad, la fuerza normal (y, cuando estés listo, fricción), usted debe obtener el total de la fuerza.

Answer 3

En su problema, hay 3 fuerzas en el bloque: la fuerza de la gravedad, la fricción y la fuerza normal. Para encontrar la fuerza neta, añadimos los tres (mediante adición de vectores).

En su sistema de coordenadas, La fuerza de la gravedad es $[0, -9.8]$ y la fuerza de fricción es $[-1.3, 0.75]$ como se calcula.

Para calcular la fuerza normal, vamos a utilizar el hecho de que el bloque no se acelera de forma perpendicular a la pendiente. Esto nos indica que la fuerza normal (ya que actúa en forma perpendicular a la pendiente) debe ser exactamente anular las otras fuerzas que actúan en esta dirección. Las otras fuerzas de la gravedad y la fricción. La fricción no tiene ningún componente perpendicular a la pendiente, pero la gravedad hace. La componente de la gravedad a lo largo de esta dirección está dada por $Mg \cos 30^\circ$. Por lo tanto la fuerza normal debe ser igual a este con el fin de exactamente cancelar esto. Así que ya sabes la dirección y también su magnitud. En su sistema de coordenadas, se daría por $[4.24, 7.35]$.

En su pregunta, usted pregunta: ¿no Debería el $y$-componente se $9.8$ porque no se acelera en la dirección vertical? Se hace acelerar en la dirección vertical. Si usted la mira del vector de aceleración (que sería lo largo de la pendiente), verá que este vector tiene una componente a lo largo de la negativa $y$-eje. Es por eso que la fuerza normal es menos de $9.8$ porque de lo contrario este componente del vector sería $0$ y, por tanto, que sólo pudo haber acelerado en el $x$-dirección. Puede que no haya explicado esta parte claramente de modo que si tienes cualquier duda, no dude en preguntar.