Phản lực pháp tuyến là gì?
Phản lực pháp tuyến là lực nâng đỡ mà bề mặt tác dụng lên vật, có phương vuông góc với mặt tiếp xúc. Chính lực này giữ cho vật không xuyên qua sàn hay lún xuống mặt đất. Trên mặt phẳng nằm ngang, phản lực pháp tuyến cân bằng với toàn bộ trọng lượng của vật. Nhưng trên mặt phẳng nghiêng, bề mặt chỉ cần đỡ phần thành phần trọng lượng vuông góc với nó, nên phản lực pháp tuyến sẽ nhỏ hơn.
Cách sử dụng máy tính
Nhập khối lượng của vật (đơn vị kilôgam), gia tốc trọng trường (9,81 m/s² trên Trái Đất) và góc nghiêng tính bằng độ so với phương ngang. Với mặt phẳng nằm ngang, hãy để góc bằng 0. Công cụ sẽ trả về phản lực pháp tuyến theo đơn vị newton, kèm theo trọng lượng của vật để bạn dễ so sánh.
Giải thích công thức
Phản lực pháp tuyến trên mặt phẳng nghiêng được tính bằng $$N = \text{Mass} \cdot \text{g} \cdot \cos\!\left(\text{Angle}\right)$$ trong đó m là khối lượng, g là gia tốc trọng trường và θ là góc nghiêng. Trọng lượng của vật là \(m \cdot g\), hướng thẳng đứng xuống dưới. Khi phân tích trọng lượng này thành hai thành phần — một song song và một vuông góc với mặt nghiêng — thì thành phần vuông góc chính là \(m \cdot g \cdot \cos(\theta)\), đây là phần lực mà bề mặt phải đẩy ngược lại. Khi \(\theta = 0\), ta có \(\cos(0) = 1\) và công thức rút gọn thành \(N = m \cdot g\).
Ví dụ minh họa
Một thùng hàng nặng 10 kg đặt trên mặt phẳng nghiêng 30° với g = 9,81 m/s². Trọng lượng của thùng là $$10 \times 9{,}81 = 98{,}1 \text{ N}$$ Phản lực pháp tuyến là $$98{,}1 \times \cos(30°) = 98{,}1 \times 0{,}8660 \approx 84{,}96 \text{ N}$$ Vì bề mặt bị nghiêng nên phản lực pháp tuyến nhỏ hơn trọng lượng đầy đủ 98,1 N.
Câu hỏi thường gặp
Phản lực pháp tuyến có luôn bằng trọng lượng không? Chỉ đúng trên mặt phẳng nằm ngang và không có thêm lực thẳng đứng nào khác. Trên mặt nghiêng, lực này bị giảm đi theo hệ số \(\cos(\theta)\).
Kết quả tính theo đơn vị nào? Đơn vị newton (N), đơn vị đo lực trong hệ SI.
Với sàn phẳng thì nhập góc bao nhiêu? Hãy nhập 0 độ, khi đó \(N = m \cdot g\).
