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

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

де $|{\vec {N}}|$ - модуль вектора сили нормальної реакції, $m$ - маса тіла, $g$ - прискорення вільного падіння, $\theta$ - 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 $mg$ на зазначений напрямок.

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

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

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

Оскільки сила тертя спокою обчислюється за формулою

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

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

$mg\sin \theta =\mu mg\cos \theta .$

Звідси маємо вираз для коефіцієнта тертя:

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

Література

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