Сила нормальної реакції

Сила нормальної реакції (іноді нормальна реакція опори) - сила, що діє на тіло з боку опори і спрямована перпендикулярно («по нормалі», «нормально») до поверхні дотику. Розподілена за площею зони дотику. Слід враховувати під час аналізу динаміки руху тіла. Фігурує в законі Амонтона - Кулона.

Одним з часто обговорюваних прикладів для ілюстрації сили нормальної реакції є випадок знаходження невеликого тіла на похилій площині. При цьому для спрощення вважається, що сила реакції прикладена в одній точці дотику.

Для розрахунку в цьому випадку використовується формула

N - сила нормальної реакції, f - сила тертя спокою

${\displaystyle |{\vec {N}}|=mg\cos \theta }$ ,

де ${\displaystyle |{\vec {N}}|}$ - модуль вектора сили нормальної реакції, ${\displaystyle m}$ - маса тіла, ${\displaystyle g}$ - прискорення вільного падіння, ${\displaystyle \theta }$ - кут між площиною опори і горизонтальною площиною.

Виписана формула відображає той факт, що вздовж напрямку, перпендикулярного до похилої площини, руху немає. Це означає, що величина сили нормальної реакції дорівнює проєкції сили тяжіння ${\displaystyle mg}$ на зазначений напрямок.

З закону Амонтона - Кулона випливає, що для модуля вектора сили нормальної реакції справедливе співвідношення:

${\displaystyle |{\vec {N}}|={\frac {|{\vec {F}}|}{\mu }},}$

де ${\displaystyle {\vec {F}}}$ - сила тертя ковзання, а ${\displaystyle \mu }$ - коефіцієнт тертя.

Оскільки сила тертя спокою обчислюється за формулою

${\displaystyle |{\vec {f}}|=mg\sin \theta ,}$

можна експериментальним шляхом знайти таке значення кута ${\displaystyle \theta }$, за якого сила тертя спокою буде дорівнювати силі тертя ковзання:

${\displaystyle mg\sin \theta =\mu mg\cos \theta .}$

Звідси маємо вираз для коефіцієнта тертя:

${\displaystyle \mu =\mathrm {tg} \ \theta .}$

Література

• Загальний курс фізики = Общий курс физики. — М. : Наука, 1979. — Т. I. Механика. — 520 с.