نیروی عمودی تکیه گاه

هم اکنون که در حال مطالعه این مجموعه هستید، کجا نشسته اید!

روی یک صندلی، چه چیزی از سقوط شما روی زمین جلوگیری می‌کند؟

اگر پاسخ می‌دهید که "صندلی" درست است، اما بهتر است بگوییم نیروی عمودی که صندلی به شما وارد می‌آورد.

به طور کلی، هنگامی که دو جسم با یکدیگر در تماس باشند، (مثل شما و صندلی تان، کامپیوتر و میز، فرش و کف اتاق و خیلی چیزهای دیگری که دور و برتان مشاهده می‌کنید!) هر یک از سطوح، سطح جسم دیگر را در راستای عمود بر سطح می‌راند.

چنین نیروهایی را نیروی عمودی تکیه گاه می‌گوییم و با نماد N یا F_N نشان می‌دهیم.

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

به شکل‌های زیر توجّه کنید. نیروی عمودی تکیه گاه (N) را در هر یک از حالات به دست آورید. (جرم جعبه را ١٠kg بگیرید.)

راهنمایی:

در هر یک از حالات جعبه ساکن است. پس طبق قانون اوّل نیوتن باید برآیند نیروهای وارد بر جعبه صفر باشد. به عبارت ساده تر باید نیروهای رو به بالا برابر نیروهای رو به پایین باشد. با این فرض و با توجّه به رسم نیروهای وارد بر جعبه، کار بسیار ساده می‌شود.

 

 

ملاحظه فرمودید که مقدار N بسته به شرایط خاص مسأله ممکن است تغییر کند.

 

حال برای فهم کامل تر این موضوع، به دقت 2 مدل سازی زیر بررسی کنید.

چه نتیجه‌ای می‌گیرید؟

ملاحظه می‌کنید که در مدل سازی زیر، با افزایش نیروی F (همچون نیروی دست رو به پایین !)، نیروی عمودی تکیه گاه N نیز افزایش می‌یابد.

اما در مدل سازی زیر، با افزایش نیروی F  (همچون نیروی طناب رو به بالا) نیروی عمودی تکیه گاه کمتر و کمتر شده تا جاییکه به صفر رسیده و حتی پس از آن، به خاطر بیشتر شدن نیروی F (رو به بالا) از نیروی وزن mg (رو به پایین)، جسم شروع به حرکت در راستای قائم می‌نماید.

به نظر شما، چنانچه سطح تکیه گاه افقی نباشد، وضعیت نیروی عمودی تکیه گاه چگونه است؟

 

همان طور که ملاحظه می‌کنید‌، در این حالت نیز نیروی عمودی تکیه گاه، بر سطح تکیه‌گاه عمود است.

در تصویر زیر یک سرسره منتهی به آب استخر را مشاهده می‌کنید. به جهت نیرو‌های مختلف از جمله نیروی عمود بر سطح توجّه کنید.