Сила нормальной реакции

Си́ла норма́льной реа́кции (иногда нормальная реакция опоры) — сила, действующая на тело со стороны опоры и направленная перпендикулярно («по нормали», «нормально») к поверхности соприкосновения. Распределена по площади зоны соприкосновения. Подлежит учёту при анализе динамики движения тела. Фигурирует в законе Амонтона — Кулона.

Одним из часто обсуждаемых примеров для иллюстрации силы нормальной реакции является случай нахождения небольшого тела на наклонной плоскости. При этом для простоты считается, что сила реакции приложена в одной точке соприкосновения.

Для расчёта в этом случае используется формула

N — сила нормальной реакции, f — сила трения покоя

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

где $|{\vec {N}}|$ — модуль вектора силы нормальной реакции, $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения, $\theta$ — угол между плоскостью опоры и горизонтальной плоскостью.

Выписанной формулой отражается тот факт, что вдоль направления, перпендикулярного наклонной плоскости, движения нет. Это значит, что величина силы нормальной реакции равна проекции силы тяжести $mg$ на указанное направление.

Из закона Амонтона — Кулона следует, что для модуля вектора силы нормальной реакции при скольжении тела справедливо соотношение:

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

где ${\vec {F}}$ — сила трения скольжения, а $\mu$ — коэффициент трения.

Сила трения покоя (именно она, а не $|{\vec {F}}|$, действует при отсутствии движения, см. рис.) вычисляется по формуле $|{\vec {f}}|=mg\sin \theta$. Можно экспериментально найти такое значение угла $\theta =\theta _{crit}$, при котором тело приходит в движение, то есть трение покоя сменяется трением скольжения. В этих условиях сила трения покоя будет равна силе трения скольжения: $mg\sin \theta _{crit}=\mu mg\cos \theta _{crit}$. Отсюда выражается коэффициент трения: $\mu =\mathrm {tg} \ \theta _{crit}$.

Литература

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