Come Calcolare la Forza Normale

La forza normale è la quantità di forza necessaria a contrastare l'azione di forze esterne presenti in un dato scenario. Per calcolare la forza normale bisogna considerare le circostanze dell'oggetto e i dati a disposizione per le variabili. Continua a leggere per ulteriori informazioni.

Metodo 1
Metodo 1 di 5:

Forza Normale in Condizioni di Riposo

  1. Immagine titolata Find Normal Force Step 1
    1
    Comprendi il concetto di "forza normale". La forza normale si riferisce alla quantità di forza necessaria a contrastare la forza di gravità.
    • Immagina un blocco su un tavolo. La forza di gravità attira il blocco verso terra, ma esiste chiaramente un'altra forza all'opera che impedisce al blocco di attraversare il tavolo e schiantare al suolo. La forza che impedisce al blocco di cadere a dispetto della forza di gravità è, appunto, la forza normale.
  2. Immagine titolata Find Normal Force Step 2
    2
    Conosci l'equazione per calcolare la forza normale di un oggetto a riposo. Per calcolare la forza normale di un oggetto a riposo su una superficie piana, usa la formula: N = m * g[1]
    • In questa equazione, N si riferisce alla forza normale, m alla massa dell'oggetto, e g all'accelerazione di gravità.
    • Per un oggetto che si trova in condizione di riposo su una superficie piana, e non soggetta all'influenze di forze esterne, la forza normale è uguale al peso dell'oggetto. Al fine di mantenere fermo l'oggetto, la forza normale deve essere uguale alla forza di gravità che agisce sull'oggetto. La forza di gravità che agisce sull'oggetto è rappresentata dal peso dell'oggetto stesso, o la sua massa moltiplicata per l'accelerazione di gravità.
    • "Esempio": Calcola la forza normale di un blocco con una massa di 4,2 g.
  3. Immagine titolata Find Normal Force Step 3
    3
    Moltiplica la massa dell'oggetto per l'accelerazione di gravità. Il risultato ti darà il peso dell'oggetto, che equivale, in ultima analisi, alla forza normale dell'oggetto in condizione di riposo.
    • Nota che l'accelerazione gravitazionale sulla superficie della Terra è una costante: g = 9,8 m/s2[2]
    • "Esempio": peso = m * g = 4,2 * 9,8 = 41,16
  4. Immagine titolata Find Normal Force Step 4
    4
    Scrivi la tua risposta. Il passaggio precedente dovrebbe risolvere il problema fornendoti la risposta.
    • "Esempio": La forza normale è pari a 41,16 N.
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Metodo 2
Metodo 2 di 5:

Forza Normale su un Piano Inclinato

  1. Immagine titolata Find Normal Force Step 5
    1
    Usa l'equazione appropriata. Per calcolare la forza normale di un oggetto su un piano inclinato, bisogna usare la formula: N = m * g * cos(x)[3]
    • In questa equazione, N si riferisce alla forza normale, m alla massa dell'oggetto, g all'accelerazione di gravità, e x all'angolo di inclinazione.
    • "Esempio": Calcola la forza normale di un blocco con una massa di 4,2 g che si trova su una rampa con una pendenza di 45°.
  2. Immagine titolata Find Normal Force Step 6
    2
    Calcola il coseno dell'angolo. Il coseno di un angolo è uguale al seno dell'angolo complementare, o al lato adiacente diviso per l'ipotenusa del triangolo formato dalla pendenza[4]
    • Questo valore viene spesso calcolato tramite l'uso di una calcolatrice, dal momento che il coseno di un angolo è una costante, ma puoi anche calcolarlo manualmente.
    • "Esempio": cos(45) = 0,71
  3. Immagine titolata Find Normal Force Step 7
    3
    Trova il peso dell'oggetto. Il peso di un oggetto è uguale alla massa dell'oggetto moltiplicata per l'accelerazione di gravità.
    • Nota che l'accelerazione gravitazionale sulla superficie della Terra è una costante: g = 9,8 m/s2.
    • "Esempio": peso = m * g = 4,2 * 9,8 = 41,16
  4. Immagine titolata Find Normal Force Step 8
    4
    Moltiplica i due valori tra loro. Al fine di calcolare la forza normale, occorre moltiplicare il peso dell'oggetto per il coseno dell'angolo di inclinazione.
    • "Esempio": N = m * g * cos(x) = 41,16 * 0,71 = 29,1
  5. Immagine titolata Find Normal Force Step 9
    5
    Scrivi la tua risposta. Il passaggio precedente dovrebbe risolvere il problema e fornirti la risposta.
    • Nota che per un oggetto che si trova su un piano inclinato, la forza normale dovrebbe essere inferiore al peso dell'oggetto.
    • "Esempio"': La forza normale è pari a 29,1 N.
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Metodo 3
Metodo 3 di 5:

Forza Normale in Casi di Pressione Esterna Verso il Basso

  1. Immagine titolata Find Normal Force Step 10
    1
    Usa l'equazione appropriata. Per calcolare la forza normale di un oggetto a riposo quando una forza esterna esercita su di esso una pressione verso il basso, usa l'equazione: N = m * g + F * sin(x).
    • N si riferisce alla forza normale, m alla massa dell'oggetto, g all'accelerazione di gravità, F alla forza esterna, e x all'angolo tra l'oggetto e la direzione della forza esterna.
    • "Esempio": Calcola la forza normale di un blocco con una massa di 4,2 g, quando una persona esercita sul blocco una pressione verso il basso a un angolo di 30° con una forza pari a 20,9 N.
  2. Immagine titolata Find Normal Force Step 11
    2
    Calcola il peso dell'oggetto. Il peso di un oggetto è uguale alla massa dell'oggetto moltiplicata per l'accelerazione di gravità.
    • Nota che l'accelerazione gravitazionale sulla superficie della Terra è una costante: g = 9,8 m/s2.
    • "Esempio": peso = m * g = 4,2 * 9,8 = 41,16
  3. Immagine titolata Find Normal Force Step 12
    3
    Trova il seno dell'angolo. Il seno di un angolo viene calcolato dividendo il lato del triangolo opposto all'angolo stesso per l'ipotenusa dell'angolo.
    • "Esempio": sin(30) = 0,5
  4. Immagine titolata Find Normal Force Step 13
    4
    Moltiplica il seno per la forza esterna. In questo caso, la forza esterna si riferisce alla pressione esercitata verso il basso sull'oggetto.
    • "Esempio": 0,5 * 20,9 = 10,45
  5. Immagine titolata Find Normal Force Step 14
    5
    Aggiungi questo valore al peso dell'oggetto. In questo modo otterrai il valore della forza normale.
    • "Esempio": 10,45 + 41,16 = 51,61
  6. Immagine titolata Find Normal Force Step 15
    6
    Scrivi la tua risposta. Nota che per un oggetto a riposo su cui viene esercitata una pressione esterna verso il basso, la forza normale sarà maggiore del peso dell'oggetto.
    • "Esempio": La forza normale è pari a 51,61 N.
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Metodo 4
Metodo 4 di 5:

Forza Normale in Casi di Forza Esterna Diretta Verso l'Alto

  1. Immagine titolata Find Normal Force Step 16
    1
    Usa l'equazione appropriata. Per calcolare la forza normale di un oggetto a riposo quando una forza esterna agisce sull'oggetto verso l'alto, usa l'equazione: N = m * g - F * sin (x).
    • N si riferisce alla forza normale, m alla massa dell'oggetto, g all'accelerazione di gravità, F alla forza esterna, e x all'angolo tra l'oggetto e la direzione della forza esterna.
    • "Esempio": Calcola la forza normale di un blocco con una massa di 4,2 g quando una persona tira il blocco verso l'alto a un angolo di 50° e con una forza pari a 20,9 N.
  2. Immagine titolata Find Normal Force Step 17
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    Trova il peso dell'oggetto. Il peso di un oggetto è uguale alla massa dell'oggetto moltiplicata per l'accelerazione di gravità.
    • Nota che l'accelerazione gravitazionale sulla superficie della Terra è una costante: g = 9,8 m/s2.
    • "Esempio": peso = m * g = 4,2 * 9,8 = 41,16
  3. Immagine titolata Find Normal Force Step 18
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    Calcola il seno dell'angolo. Il seno di un angolo viene calcolato dividendo il lato del triangolo opposto all'angolo stesso per l'ipotenusa dell'angolo.
    • "Esempio": sin(50) = 0,77
  4. Immagine titolata Find Normal Force Step 19
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    Moltiplica il seno per la forza esterna. In questo caso, la forza esterna si riferisce alla forza esercitata sull'oggetto verso l'alto.
    • "Esempio": 0,77 * 20,9 = 16,01
  5. Immagine titolata Find Normal Force Step 20
    5
    Sottrai questo valore dal peso. In questo modo otterrai la forza normale dell'oggetto.
    • "Esempio": 41,16 - 16,01 = 25,15
  6. Immagine titolata Find Normal Force Step 21
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    Scrivi la tua risposta. Nota che per un oggetto a riposo su cui agisce una forza esterna verso l'alto, la forza normale sarà inferiore al peso dell'oggetto.
    • "Esempio": La forza normale è pari a 25,15 N.
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Metodo 5
Metodo 5 di 5:

Forza Normale e Attrito

  1. Immagine titolata Find Normal Force Step 22
    1
    Conosci l'equazione di base per calcolare l'attrito cinetico. L'attrito cinetico, o l'attrito di un oggetto in movimento, è pari al coefficiente di attrito moltiplicato per la forza normale di un oggetto. L'equazione si presenta nella seguente forma: f = μ * N
    • In questa equazione, f si riferisce all'attrito, μ al coefficiente di attrito, e N alla forza normale dell'oggetto.
    • Il "coefficiente di attrito" è il rapporto tra la resistenza di attrito e la forza normale, ed è responsabile per la pressione esercitata su entrambi le superfici contrapposte.
  2. Immagine titolata Find Normal Force Step 23
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    Riorganizza l'equazione per isolare la forza normale. Se disponi di un valore per l'attrito cinetico di un oggetto, e del coefficiente di attrito di quell'oggetto, puoi calcolare la forza normale usando la formula: N = f / μ
    • Entrambi i lati dell'equazione originale sono stati divisi per μ, isolando così da un lato la forza normale, e dall'altro il coefficiente di attrito e l'attrito cinetico.
    • "Esempio": Calcola la forza normale di un blocco quando il coefficiente di attrito è di 0,4 e la quantità di attrito cinetico di 40 N.
  3. Immagine titolata Find Normal Force Step 24
    3
    Dividi l'attrito cinetico per il coefficiente di attrito. Questo è in sostanza tutto ciò che bisogna fare per calcolare il valore della forza normale.
    • "Esempio": N = f / μ = 40 / 0,4 = 100
  4. Immagine titolata Find Normal Force Step 25
    4
    Scrivi la tua risposta. Se lo reputi necessario, puoi controllare la tua risposta inserendola nuovamente nell'equazione originale per l'attrito cinetico. In caso contrario, avrai risolto il problema.
    • "Esempio": La forza normale è pari a 100 N.
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Riferimenti

  1. ↑ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/frict.html
  2. ↑ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mass.html#wgt
  3. ↑ http://www.phy-astr.gsu.edu/butler/labs/physics1111/4NormalForce1111.pdf
  4. ↑ http://www.mathsisfun.com/sine-cosine-tangent.html

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Categorie: Fisica
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