Чтобы определить силу, действующую на тележку, необходимо рассмотреть все силы, которые на нее действуют.
На рисунке видно, что с тележкой взаимодействуют четыре силы: трение, сила тяжести, сила нормальной реакции и сила, которую оказывает человек, толкающий тележку.
1. Сила трения: Трение возникает между поверхностью, по которой движется тележка, и ее колесами. Трение всегда действует в направлении, противоположном движению тележки. Если тележка движется вправо, то сила трения будет направлена влево. Таким образом, сила трения действует влево на тележку.
2. Сила тяжести: Сила тяжести действует вниз по вертикали и определяется массой тележки. По изображению тележка находится на горизонтальной поверхности, поэтому сила тяжести направлена вниз вертикально.
3. Сила нормальной реакции: Сила нормальной реакции действует перпендикулярно к поверхности, на которой находится тележка. Если тележка находится на горизонтальной поверхности, то сила нормальной реакции направлена вверх вертикально.
4. Сила, которую оказывает человек: На рисунке мы видим, что человек толкает тележку вправо. Таким образом, сила, которую оказывает человек, направлена вправо горизонтально.
Суммируем все вышеперечисленные силы:
- Сила трения направлена влево.
- Сила тяжести направлена вниз по вертикали.
- Сила нормальной реакции направлена вверх вертикально.
- Сила, которую оказывает человек, направлена вправо горизонтально.
Так как силы можно складывать, чтобы найти их суммарное действие, мы можем складывать векторы сил по принципу векторной алгебры.
В данном случае, чтобы найти силу, действующую на тележку, нужно сложить все четыре вектора сил векторно. После векторного сложения получится конечный вектор силы, который будет соответствовать суммарной силе, действующей на тележку.
Но в данном случае, мы видим, что силы тяжести и нормальной реакции направлены вертикально, а силы трения и силы, которую оказывает человек, направлены горизонтально. Так как силы направлены по разным осям, их нельзя сложить векторно. В этом случае, мы должны проектировать или разложить каждую силу на горизонтальную и вертикальную компоненты, а затем сложить компоненты отдельно по каждой оси.
Определим вертикальные и горизонтальные компоненты сил:
- Силу трения можно разложить на вертикальную и горизонтальную компоненты. В данном случае, вертикальная компонента силы трения будет нулевой, так как трение действует только горизонтально в этом случае.
- Сила тяжести имеет только вертикальную компоненту, так как сила тяжести действует только вниз по вертикали.
- Сила нормальной реакции также имеет только вертикальную компоненту, так как сила нормальной реакции действует перпендикулярно к поверхности, на которой находится тележка, и поэтому направлена вертикально.
- Сила, которую оказывает человек, имеет только горизонтальную компоненту, так как человек толкает тележку только по горизонтали.
После разложения каждой силы на компоненты, мы можем суммировать вертикальные компоненты отдельно и горизонтальные компоненты отдельно, чтобы найти суммарные силы по каждой оси.
Так как суммарная сила по вертикали равна нулю (вертикальные компоненты силы трения, силы нормальной реакции и силы тяжести уравновешивают друг друга), то остается только горизонтальная компонента силы, которую оказывает человек.
Таким образом, сила, действующая на тележку, будет равна горизонтальной компоненте силы, которую оказывает человек.
На рисунке видно, что с тележкой взаимодействуют четыре силы: трение, сила тяжести, сила нормальной реакции и сила, которую оказывает человек, толкающий тележку.
1. Сила трения: Трение возникает между поверхностью, по которой движется тележка, и ее колесами. Трение всегда действует в направлении, противоположном движению тележки. Если тележка движется вправо, то сила трения будет направлена влево. Таким образом, сила трения действует влево на тележку.
2. Сила тяжести: Сила тяжести действует вниз по вертикали и определяется массой тележки. По изображению тележка находится на горизонтальной поверхности, поэтому сила тяжести направлена вниз вертикально.
3. Сила нормальной реакции: Сила нормальной реакции действует перпендикулярно к поверхности, на которой находится тележка. Если тележка находится на горизонтальной поверхности, то сила нормальной реакции направлена вверх вертикально.
4. Сила, которую оказывает человек: На рисунке мы видим, что человек толкает тележку вправо. Таким образом, сила, которую оказывает человек, направлена вправо горизонтально.
Суммируем все вышеперечисленные силы:
- Сила трения направлена влево.
- Сила тяжести направлена вниз по вертикали.
- Сила нормальной реакции направлена вверх вертикально.
- Сила, которую оказывает человек, направлена вправо горизонтально.
Так как силы можно складывать, чтобы найти их суммарное действие, мы можем складывать векторы сил по принципу векторной алгебры.
В данном случае, чтобы найти силу, действующую на тележку, нужно сложить все четыре вектора сил векторно. После векторного сложения получится конечный вектор силы, который будет соответствовать суммарной силе, действующей на тележку.
Но в данном случае, мы видим, что силы тяжести и нормальной реакции направлены вертикально, а силы трения и силы, которую оказывает человек, направлены горизонтально. Так как силы направлены по разным осям, их нельзя сложить векторно. В этом случае, мы должны проектировать или разложить каждую силу на горизонтальную и вертикальную компоненты, а затем сложить компоненты отдельно по каждой оси.
Определим вертикальные и горизонтальные компоненты сил:
- Силу трения можно разложить на вертикальную и горизонтальную компоненты. В данном случае, вертикальная компонента силы трения будет нулевой, так как трение действует только горизонтально в этом случае.
- Сила тяжести имеет только вертикальную компоненту, так как сила тяжести действует только вниз по вертикали.
- Сила нормальной реакции также имеет только вертикальную компоненту, так как сила нормальной реакции действует перпендикулярно к поверхности, на которой находится тележка, и поэтому направлена вертикально.
- Сила, которую оказывает человек, имеет только горизонтальную компоненту, так как человек толкает тележку только по горизонтали.
После разложения каждой силы на компоненты, мы можем суммировать вертикальные компоненты отдельно и горизонтальные компоненты отдельно, чтобы найти суммарные силы по каждой оси.
Так как суммарная сила по вертикали равна нулю (вертикальные компоненты силы трения, силы нормальной реакции и силы тяжести уравновешивают друг друга), то остается только горизонтальная компонента силы, которую оказывает человек.
Таким образом, сила, действующая на тележку, будет равна горизонтальной компоненте силы, которую оказывает человек.