Normálová síla: definice, vzorec (mg, mg·cosθ) a příklady
Normálová síla: jasné vysvětlení, vzorce mg a mg·cosθ, výpočty a praktické příklady pro rovinu i nakloněnou plochu. Naučte se aplikace a řešení krok za krokem.
Normálová síla je síla, kterou země (nebo jakýkoli jiný povrch) působí na těleso při styku, aby zabránila jeho proniknutí do povrchu. Pokud by normálová síla neexistovala, tělesa by se při kontaktu s povrchem „zasekávala“ nebo by se do něj propadla.
Normálová síla působící na objekt je vždy kolmá (svírá pravý úhel) k povrchu, na kterém se objekt leží nebo se o něj opírá. Směr normálové síly určuje norma povrchu v místě styku — u roviny tedy kolmice k rovině, u zakřiveného povrchu směřuje normála místně ven (nebo dovnitř) podle tvaru povrchu.
Velikost normálové síly na vodorovném povrchu
Na rovném vodorovném povrchu (pokud na těleso nepůsobí žádné další svislé síly a těleso není zrychleno ve svislém směru) je velikost normálové síly rovna tíze tělesa:
Na rovném povrchu je normálová síla objektu m g {\displaystyle mg}. 
(hmotnost objektu, tj. jeho hmotnost vynásobená gravitační silou).
Velikost normálové síly na nakloněné rovině
Na nakloněné rovině se tíha tělesa mg rozkládá na dvě složky: jednu kolmo k rovině (normálová složka) a druhou rovnoběžně s rovinou (tvoří tah sklouznutí). Normálová síla se zmenší podle úhlu naklonění θ a platí:
Na nakloněné rovině se normálová síla zmenšuje o úhel a normálová síla je m g c o s θ {\displaystyle mgcos\theta } 
.
Geometricky to vychází z rozkladu síly tíhy na složky: komponenta kolmá k rovině má velikost mg·cosθ, komponenta rovnoběžná s rovinou (způsobující skluz) má velikost mg·sinθ.
Všimněte si, že na rovném povrchu 
by θ {\displaystyle \theta } byla 0, a proto by c o s θ {\displaystyle cos\theta }
byla 1. Obě rovnice se tedy rovnají.
Příklady a praktické poznámky
- Příklad 1 — vodorovný povrch: těleso o hmotnosti 5 kg. Normálová síla N = m·g ≈ 5·9,81 ≈ 49,05 N.
- Příklad 2 — nakloněná rovina: těleso o hmotnosti 2 kg na nakloněné rovině s úhlem 30°. N = m·g·cos30° ≈ 2·9,81·0,866 ≈ 17,0 N.
- Friction (tření): horizontální (třecí) síla často závisí na normálové síle — v jednoduchém modelu suchého tření platí F_tření ≤ μ·N, kde μ je koeficient tření. Nižší N tedy znamená menší maximální třecí sílu.
- Další působící svislé síly (např. zatlačení dolů nebo přítlak, tah nahoru) mění hodnotu N: pokud na těleso působí další síla kolmá k povrchu, normálová síla se upraví tak, aby součet svislých složek sil byl roven hmotnosti (v rovnováze) nebo výsledné hmotnosti při zrychlení.
- Pokud těleso není v kontaktu s povrchem (např. volný pád), normálová síla je nulová.
- U zakřivených povrchů se směr a velikost normálové síly určuje lokálně v místě styku a může se lišit na různých částech tělesa.
Jednotka normálové síly je newton (N). Při řešení úloh si vždy rozmyslete, jaké síly kromě tíhy působí ve směru kolmém na povrch — tyto síly je třeba zahrnout do podpůrné rovnice rovnováhy ve směru normály, abyste získali správné N.
FN představuje normálovou sílu
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to normální síla?
A: Normálová síla je síla, kterou země (nebo jakýkoli jiný povrch) tlačí zpět nahoru.
Otázka: Co by se stalo, kdyby normálová síla neexistovala?
Odpověď: Kdyby normálová síla neexistovala, pomalu byste se vsakovali do země.
Otázka: Jak souvisí normálová síla působící na předmět s jeho hmotností?
Odpověď: Na rovném povrchu je normálová síla na předmět rovna jeho hmotnosti (hmotnost předmětu vynásobená gravitační silou).
Otázka: Jak ovlivňuje normálovou sílu nakloněná rovina?
Odpověď: Na nakloněné rovině se normálová síla zmenšuje o úhel a lze ji vypočítat pomocí m g c o s θ.
Otázka: Co v této rovnici představuje θ?
Odpověď: θ představuje v této rovnici úhel sklonu.
Otázka: Kdy bude cosθ rovno 1?
O: Cosθ by bylo 1, když θ (úhel) je 0, což nastává na rovném povrchu.
Otázka: Jak se tyto dvě rovnice navzájem porovnávají? Odpověď: Obě rovnice se rovnají, když jsou na rovném povrchu.
Vyhledávání