כוח נורמלי

הכוח הנורמלי הוא כוח שמפעיל משטח בתגובה לכוח שמופעל עליו. מקורו של השם הוא במילה הלועזית normal אשר פירושה "ניצב" או "אנך", כיוון שכיוונו של הכוח הוא בניצב למשטח.

הכוח הנורמלי מסומן באופן מסורתי באות $\ N$. לעיתים הוא מסומן גם כ- $F_{\mathrm {n} }\,$, כאשר האות הגדולה F מסמנת כוח והאות הקטנה n מייצגת את המילה normal.

הכוח הנורמלי נוצר כתוצאה מאינטרקציות קוונטיות בין מולקולות המשטח.

דוגמה

כשלא פועלים כוחות חיצוניים אנכים, N=mg

נתבונן בגוף העומד על שולחן או כל משטח אחר. פועל עליו כוח הכובד. אנו יודעים מניסיון שגוף אשר מונח על שולחן לא זז, אך לפי החוק השני של ניוטון אנו יודעים שתאוצת כל גוף היא ביחס ישר לסכום הכוחות הפועלים עליו, ולכן אם היה פועל רק כוח הכובד, הגוף היה צריך ליפול לתוך השולחן בתאוצה g. כיוון שהדבר לא מתרחש, ניתן להסיק כי קיים כוח מנוגד בכיוונו אשר מונע מהגוף ליפול לתוך השולחן. הכוח הזה צריך להיות שווה בגודלו ל-mg והפוך לכיוונו, כיוון שסכומם הוקטורי הוא אפס. כוח זה מכונה הכוח הנורמלי, והוא מופעל על ידי השולחן בכיוון המאונך למשטח. מבחינה מתמטית:

$\ \Sigma {\vec {F}}={\vec {N}}-m\cdot {\vec {g}}={\vec {0}}$

כלומר וקטורי הכוחות מנוגדים, אך שווים בגודלם ומכאן ניתן להסיק:

$\ N=m\cdot g$.

באופן כללי, אין שום סיבה שהכוח הנורמלי יהיה שווה לכוח הכובד המופעל על הגוף. לדוגמה, כאשר לוחצים על הגוף כלפי מטה הכוח שהגוף מפעיל על המשטח גדל ולכן בתגובה גם הכוח הנורמלי גדל, כל עוד הכוחות הפנימיים שמשמרים את מבנה המשטח חזקים מספיק והמשטח לא מתעוות.

באופן כללי, כאשר זווית הנטייה של המשטח היא $\theta$, הכוח הנורמלי הוא $N=mg\cos {\theta }$, ורכיב כוח הכובד על ציר התנועה של הגוף (במקביל למדרון) הוא $mg\sin {\theta }$.

שימושים

הכוח הנורמלי משמש לחישוב כוח החיכוך. בדוגמה - חישוב כוח החיכוך בין גוף למישור משופע.

משום שהכוח הנורמלי מופעל על ידי גוף או משטח בתגובה לכוח שמופעל עליו, הוא משקף את הכוח הפועל בין שני הגופים או בין גוף למשטח. כתוצאה מכך הוא משמש לחישוב מקדם החיכוך - μ, המבטא את היחס בין הכוח הפועל בין שני גופים לכוח החיכוך.

ראו גם

• כוח מגע
• עקרון האיסור של פאולי
• דינמיקה
• משיכה
• כוח ואן-דר-ולס

קישורים חיצוניים

ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום למכלול ולהרחיב אותו.