Rozwiązanie
Klocek 1
Najpierw weźmiemy się za górny klocek –
tutaj sytuacja jest identyczna jak w problemie
rozważanym poprzednio. Dlatego już bez zbytnich dywagacji
napiszemy:
Na klocek 1 działają dwie siły:
| Siła ciężkości o wartości
P1 = m1·g
skierowana w dół |
| Siła nacisku od klocka dolnego. Siła ta jest skierowana do góry
i musi zrównoważyć ciężar 1. Jej wartość:
N1od2 = m1·g |
Powyższe siły się równoważą (wartości obu sił
są równe), więc klocek nie porusza się. |
|
Klocek 2
Teraz rozważymy siły działające na klocek 2
(czerwony). Działają tu trzy siły:
- Siła ciężkości P2 tego klocka (skierowana w
dół)
- Siła nacisku pochodząca od klocka 1, czyli N2od1
(skierowana w dół)
- Siła nacisku pochodząca od dolnej powierzchni, czyli N2od_Pow
(skierowana w górę)
|
|
Wartości tych sił są następujące:
- Siła ciężkości P2 = m2 ·
g
- Siła nacisku od klocka 1 (górnego) jest równa co do wartości
sile, jaką klocek 2 działa na klocek 1 – wynika to z III
zasady dynamiki Newtona. Można więc napisać:
N2od1 = N1od2 = m1·g
- Siła
nacisku powierzchni na klocek 2 musi zrównoważyć ciężar obu
znajdujących się nad nią ciał, czyli jest sumą obu tych sił ciężkości:
N2od_Pow = P1 + P2
= m1·g + m2·g=(
m1 + m2)·g.
Oczywiście siła nacisku od powierzchni (skierowana
do góry) równoważy obie siły działające w dół. Dzięki temu powyższy
klocek też pozostaje w równowadze.
N2od_Pow = N2od1 + P2
Siły działające na powierzchnię
Na powierzchnię działa od góry nacisk
pochodzący od klocka 2. Jego wartość jest równa ciężarowi obu
klocków: 1 i 2
NPow_od2 = P1
+ P2 = m1·g + m2·g
Wyciągamy g przed nawias:
NPow_od2=( m1
+ m2)·g |
|
Wnikliwy czytelnik zapewne zauważy:
to jak to... działa tylko jedna siła? – przecież pod jej wpływem
powierzchnia powinna przyspieszać w dół?...
- no cóż, słuszna uwaga. Musi więc istnieć jakaś dodatkowa,
nieznana siła, która z kolei tę powierzchnię utrzymuje w równowadze.
Ta ukryta siła równoważy zarówno siłę nacisku od klocka 2, jak też
ciężar materiału, z którego wykonano powierzchnię. Ale tą ostatnią
siłą nie będziemy już się zajmować.
|