Înainte să începi: Greutatea și rezultanta forțelor
O carte rămâne pe masă deoarece forța de sprijin exercitată de masă compensează greutatea cărții. Gravitația continuă să acționeze. Repausul arată că rezultanta forțelor este zero în condițiile considerate, nu că asupra obiectului nu există forțe.
Masa se deformează, chiar dacă nu observăm
La contact, cartea și masa se deformează foarte puțin. Interacțiunile dintre particulele materialelor produc o forță care împiedică pătrunderea macroscopică a cărții în masă. În modelul simplu, această forță este perpendiculară pe suprafață și se numește reacțiune normală sau forță normală.
Cuvântul «normală» descrie orientarea perpendiculară, nu faptul că forța ar avea o valoare obișnuită. O masă mai grea, o apăsare suplimentară sau o suprafață înclinată pot schimba valoarea ori direcția relevantă a forței de contact.
Exemplu: ce indică bilanțul vertical
O carte de 0,8 kg stă pe o masă orizontală. Folosim g ≈ 10 N/kg și neglijăm alte forțe verticale. Greutatea este G = mg = 0,8 × 10 = 8 N, orientată în jos. Pentru accelerație verticală zero, masa exercită N = 8 N în sus.
Dacă o mână apasă suplimentar cartea cu 3 N în jos, fără să o accelereze, forța normală devine 11 N. Greutatea rămâne 8 N, deoarece masa cărții și câmpul gravitațional nu s-au schimbat. Exemplul arată de ce regula N = mg este condiționată, nu universală.
Dacă suportul este îndepărtat, forța normală dispare. Neglijând aerul, rezultanta devine greutatea, iar cartea accelerează în jos. Această schimbare de comportament nu presupune că gravitația a început abia atunci să existe.
Două forțe egale nu sunt automat o pereche acțiune–reacțiune
Greutatea și forța normală acționează asupra aceleiași cărți. Ele se pot compensa în bilanțul cărții, dar nu sunt perechea din legea a treia a lui Newton. Perechea greutății este forța gravitațională exercitată de carte asupra Pământului. Perechea forței normale este forța exercitată de carte asupra mesei.
Perechile acțiune–reacțiune se aplică întotdeauna unor corpuri diferite. Pentru a evita confuzia, scrie fiecare forță ca relație: «masa asupra cărții», «cartea asupra mesei». Numele obiectelor clarifică imediat ce diagramă de forțe trebuie să conțină fiecare săgeată.
Confuzia de evitat
Un obiect în repaus nu are obligatoriu forțe mici. Două forțe mari se pot echilibra. Materialele suportului trebuie totuși să reziste solicitărilor; ecuația de echilibru nu garantează că orice masă poate susține orice încărcătură.
Continuă cu o idee apropiată
Recapitulează noțiunile de bază despre mecanică și găsește alte materiale în biblioteca de fizică.
Întrebări frecvente
Cartea apasă masa cu greutatea sa?
În situația simplă de echilibru, forța de contact are aceeași valoare ca greutatea. Sunt însă interacțiuni diferite, iar valorile pot diferi în alte condiții.
Dacă masa este foarte rigidă, mai există deformare?
Modelul rigid ne permite să neglijăm deformarea în calcule. Materialele reale au totuși deformări microscopice care susțin forțele de contact.
Poate rezultanta zero să însemne mișcare?
Da. Într-un reper inerțial, rezultanta zero permite și mișcarea rectilinie cu viteză constantă, nu doar repausul.
