نیروهای وارد بر خودروی ساکن

راهنمایی کوتاه: روی خودرویی که کاملاً ساکن است، دو نیروی اصلی وارد می‌شود که هم‌اندازه و در خلاف جهت یکدیگرند.

گام‌به‌گام:

• ۱) ابتدا نیروی وزن را در نظر بگیرید. این نیرو به دلیل جاذبه زمین به سمت پایین (مرکز زمین) بر خودرو وارد می‌شود.
• ۲) سپس نیروی عمودی سطح (واکنش تکیه‌گاه) را بررسی کنید. این نیرو از طرف سطح جاده به چرخ‌های خودرو و به سمت بالا وارد می‌شود.
• ۳) در حالت سکون و روی سطح افقی، این دو نیرو در یک خط قائم قرار دارند.
• ۴) چون خودرو شتابی ندارد (ساکن است)، طبق قانون اول نیوتن، نیروهای وارد بر آن در تعادل هستند.
• ۵) بنابراین، اندازه نیروی وزن و نیروی عمودی سطح با هم برابر است.
• ۶) نیروهای افقی (مانند نیروی اصطکاک یا نیروی موتور) زمانی ظاهر می‌شوند که خودرو بخواهد حرکت کند یا در حال حرکت باشد. در این سؤال که خودرو «بدون حرکت» است، این نیروها صفر هستند.

پاسخ نهایی: بر یک خودروی ساکن روی سطح افقی، دو نیرو وارد می‌شود: ۱) نیروی وزن (F_g) به سمت پایین. ۲) نیروی عمودی سطح (F_N) به سمت بالا. این دو نیرو هم‌اندازه و در خلاف جهت یکدیگرند، بنابراین برآیند نیروها صفر است و خودرو ساکن می‌ماند.

مثال مشابه: یک کتاب سنگین که روی میز قرار دارد نیز ساکن است. نیروی وزن کتاب به پایین و نیروی عمودی سطح (واکنش میز) به بالا بر آن وارد می‌شوند. این دو نیرو برابرند.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی حالت‌های دیگر را بررسی کنی. مثلاً اگر خودرو روی سطح شیبدار ساکن باشد، نیروی وزن به دو مؤلفه تجزیه می‌شود و نیروی اصطکاک ایستایی نیز برای حفظ تعادل ظاهر می‌شود.