Normal force and contact force | Forces and Newton's laws of motion | Physics | Khan Academy

The force that keeps a block of ice from falling towards the center of the earth. Created by Sal Khan.

Watch the next lesson: https://www.khanacademy.org/science/physics/forces-newtons-laws/normal-contact-force/v/normal-force-in-an-elevator?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=physics

Missed the previous lesson? https://www.khanacademy.org/science/physics/forces-newtons-laws/newtons-laws-of-motion/v/newton-s-third-law-of-motion?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=physics

Physics on Khan Academy: Physics is the study of the basic principles that govern the physical world around us. We'll start by looking at motion itself. Then, we'll learn about forces, momentum, energy, and other concepts in lots of different physical situations. To get the most out of physics, you'll need a solid understanding of algebra and a basic understanding of trigonometry.

About Khan Academy: Khan Academy offers practice exercises, instructional videos, and a personalized learning dashboard that empower learners to study at their own pace in and outside of the classroom. We tackle math, science, computer programming, history, art history, economics, and more. Our math missions guide learners from kindergarten to calculus using state-of-the-art, adaptive technology that identifies strengths and learning gaps. We've also partnered with institutions like NASA, The Museum of Modern Art, The California Academy of Sciences, and MIT to offer specialized content.

For free. For everyone. Forever. #YouCanLearnAnything

Subscribe to Khan Academy’s Physics channel: https://www.youtube.com/channel/UC0oGarQW2lE5PxhGoQAKV7Q?sub_confirmation=1
Subscribe to Khan Academy: https://www.youtube.com/subscription_center?add_user=khanacademy

Řekněme, že mám ohromné zamrzlé jezero.
Nebo je to možná velký rybník.

Takže tady mám ohromný ledový povrch.

Tohle je nejlépe, jak dovedu
namalovat rovný ledový povrch.

A dám sem dva ledové kvádry.

Takže dám jeden ledový kvádr sem

a pak jiný ledový kvádr tady.

Tyto kvádry jsou identické.

Oba mají 5 kilogramů.
Napíšu to sem.

Měl bych říct, že hmotnost
každého z nich je 5 kilogramů.

A jediný rozdíl
mezi nimi je ten,

že vzhledem k rybníku tento je v klidu
a tento se pohybuje konstantní rychlostí.

Konstantní rychlostí směrem vpravo.

A řekněme, že ta konstantní
rychlost je 5 metrů za sekundu.

A jediný důvod, proč jsem tady
udělal ledový povrch, je,

že budeme předpokládat,
alespoň pro potřeby tohoto videa,

že tření je zanedbatelné.

A co nám Newtonův první
pohybový zákon říká o tělese,

které je buď v klidu,

neboli které se pohybuje
konstantní rychlostí 0,

nebo se pohybuje
konstantní rychlostí?

Newtonův první zákon říká,

že si buď udrží svou konstantní
rychlost nebo že zůstane v klidu,

což je konstantní rychlost 0,

pokud na něj nebude
působit nějaká vnější síla.

Pojďme se nad tím zamyslet.

Na žádný z těchto bloků nemůže
působit žádná vnější síla

nebo jejich výslednice musí být nulová.

Ale na druhou stranu, pokud předpokládáme,
že tato tělesa se nachází na Zemi,

působí na ně vnější síla.

Obě jsou na povrchu Země
a obě mají hmotnost,

tudíž na ně bude působit
tíhová síla směrem dolů.

A tato tíhová síla směrem dolů
bude mít velikost rovnu

intenzitě pole v blízkosti
Země, což je vektor,

krát hmotnost tělesa,
tedy krát 5 kilogramů.

Tady tohle je 9,8 metrů
za sekundu na druhou.

Takže když to vynásobíme 5, získáme
49 kilogram metrů za sekundu na druhou,

což je stejné jako 49 newtonů.

Což je poněkud zapeklitý problém!

Newtonův první zákon říká,

že těleso v klidu zůstane v klidu
a těleso v pohybu zůstane v pohybu,

pokud na něj nepůsobí nějaká
nevykompenzovaná vnější síla.

Ale na základě toho, co jsme
tady nakreslili, to vypadá,

že zde existuje nějaká
nevykompenzovaná síla.

Vypadá to, že máme sílu 49 newtonů
táhnoucí těleso směrem dolů.

Ale vy řeknete: "Ne, ne, Sale, to těleso
určitě nezačne zrychlovat směrem dolů,

protože tam je led. Je v klidu
na velkém zamrzlém rybníku."

Pokud ale takto odpovíte,
tak já se vás zeptám,

co je tou silou, která vyruší
působení tíhové síly,

která brání ledovým kvádrům
zřítit se do jádra Země?

Co jim brání, aby
začaly volně padat?

A vy řeknete, "Dobře, hádám, že tato
tělesa by padala nebýt ledu,

led musí působit
opačnou silou."

A máte naprostou pravdu.

Led působí opačnou silou
na tyto ledové bloky.

Stejná velikost síly a
působí v opačném směru.

Pokud tedy na oba ledové kvádry působí
tíhová síla 49 newtonů směrem dolů,

musí být zcela vykompenzována
silou ledu na kvádry směrem vzhůru.

Což bude v obou případech
síla 49 newtonů směrem vzhůru.

A nyní snad dává smysl, že
Newtonův první zákon stále platí.

Nemáme žádnou celkovou
sílu ve vertikálním směru.

Ve skutečnosti, nemáme žádnou
celkovou sílu v libovolném směru.

To je důvod, proč mají
konstantní rychlost.

Tenhle má nulovou rychlost
v horizontálním směru,

tenhle má konstantní
rychlost v horizontálním směru

a ani jeden z nich nezrychluje
ve vertikálním směru,

jelikož na kvádry působí silou led,

na kterém kvádry spočívají
a ta vykompenzuje tíhovou sílu.

A tato síla v tomto případě,
se nazývá normálová síla.

Je to 49 newtonů směrem nahoru.

Tady tohle je normálová síla.

O normálové síle budeme
více mluvit v dalších videích.

Normálová síla působí na cokoliv, co
leží na povrchu a je k povrchu kolmá.

A začne mít velký význam,
až se budeme bavit o tření.

V příštích videích uvidíme, že když
máme něco na nakloněné rovině,

řekněme kvádr na nakloněné
rovině, jako je tato,

normálová síla působící na kvádr na
nakloněné rovině bude kolmá k povrchu.

A pokud se zamyslíte
nad tím, co se tady děje,

jedná se v podstatě o působení
elektromagnetické síly,

protože pokud hodně přiblížíme molekuly
ledu, nebo ještě lépe, atomy ledu,

co brání tomuto ledovému
kvádru v pádu dolů je,

že aby mohl projít, jeho molekula by
se musela natlačit na molekulu vody,

nebo se dostat blíže k molekule vody nebo
jednotlivým atomům v tomto ledu tady dole.

Nakreslím to zde na úrovni atomů.

Nakreslím tu molekuly jednoho tělesa.

Takže máme kyslík a dva vodíky,

a ty tvoří tuto mřížkovou strukturu,
o tom si povíme ve videích o chemii.

Pojďme se bavit
o jedné z molekul ledu.

Takže ta možná vypadá nějak
takhle a má své dva vodíky.

Co brání těmto dvěma ve stlačení,

co brání tomuto
ledovému kvádru v klesání,

je odpor mezi elektrony této
molekuly a elektrony v této molekule.

Takže na makroskopické úrovni to
vnímáme jako druh přítlačné síly,

ale na mikroskopické
úrovni nebo úrovni atomů,

se ve skutečnosti jedná
o elektromagnetické odpuzování.