垂直抗力はどのように機能しますか？
私が読んだものから：
垂直抗力とは、物体が互いに通過するのを防ぐ力であり、電荷からの反発力です。
垂直抗力は、オブジェクトが互いに侵入するのを防ぐために必要なだけ大きくなります。
私の質問は、エレベーターの中の人のシナリオについてです。
エレベーターの質量は $1000kg$ そしてその人は $10kg$
最初の数秒で、変数は（$_e$ 「エレベーター」用で、 $_p$ 「人」用ですが、重力による加速度は $-10m/s^2$、「-」は下向きです）：
$v_e$ = $0m/s$
$a_e$ = $0m/s^2$
$v_p$ = $0m/s$
$a_p$ = $0m/s^2$
そして力は次のとおりです。
エレベーターにかかる重力 $f_g(elevator)=m_e*-10/s^2$
人にかかる重力 $f_g(person)=m_p*-10m/s^2$
エレベータを所定の位置に保持するワイヤーの力（私の質問の1つであるため、人の体重を考慮せずに） $f_w = +f_g(elevator)$
今、重力が人に適用されています $f_g=10kg*-10m/s^2=-100n$
ですから、人は下向きに加速するはずですが、質問の冒頭で私が思っている垂直抗力のため、エレベーターを通過できません。
これが私が起こっていると思うことです：
通常の力が人の足によってエレベータに加えられる場合、それはエレベータによって人の足に加えられる場合よりも大きくなります（人の質量がエレベータに必要な力が少なくなるため）それを止めてください、エレベータの質量は、人がエレベータを彼女/彼と一緒に動かして、彼女/彼がエレベータを貫通しないようにするために必要となるでしょう）
したがって、エレベータによって人に垂直抗力が加えられ（可能な限り小さい）、人が互いに侵入しないようにします。 $f_n=f_g(person)$
エレベータに上向きに加速する正味の力がある場合、エレベータによって人に通常の力が加えられ、人がエレベータに加えた場合よりも小さいため、エレベータが互いに侵入するのを防ぎます。（人の質量は、人がエレベータを停止させるのに必要な力よりも、エレベータが人を動かすのに必要な力が少ないため、侵入しません）。
そしてその場合の垂直抗力は $f_n=m_p*(a_g+a_e)$ エレベーターで人に適用されます。
重要なこと：
- 垂直抗力の私の解釈は正しいですか??、または垂直抗力を「移動する」オブジェクトに適用する必要がありますか？
- エレベータが減速（下方向に加速）を開始すると、エレベータがエレベータを貫通するのを防ぐために、エレベータは可能な限り小さい人に垂直抗力を加えるとよく聞きました。減速すると、力は重力よりも小さくなります（人が減速する前にエレベータの速度を持っていると仮定します）
しかし、エレベータが減速している場合（速度が負の場合も同じです）、それはしばらくの間、人がエレベータと接触しないことを意味します（人の速度は彼女/彼のエレベータの速度と同じでなければならないため）エレベータを貫通しないようにするには、エレベータは、重力の下向きの加速度によって人の速度が変化する前に、最初にその速度を変更する必要があります）
では、どのようにして垂直抗力を加えることができますか？
- 垂直抗力はペアになりますか？もしそうなら、どのように？
そうでない場合、垂直抗力とは反対の等しい力は何ですか？
私は自分の質問をできるだけ明確にしようとしました.......（：
回答
はい、垂直抗力はペアで発生します。エレベータは人に垂直抗力を加え、人はエレベータに垂直抗力を加えます。これらの2つの垂直抗力は、大きさが等しく、方向が反対です。これがニュートンの第3法則です。
このタイプの問題に対する最善かつ最も簡単なアプローチは、各オブジェクトを個別に検討し、各オブジェクトにかかる力を計算し、ニュートンの第2法則を使用することです。 $F=ma$力をオブジェクトの加速度に関連付けるため。次に、未知の力または加速度の値を決定するのに十分な情報があるかどうかを確認できます。オブジェクトごとに、そのオブジェクトにのみ作用する力を示す図を描くと役立つ場合があります。これらは「自由体」図と呼ばれます。
人とエレベータが静止しているとき、人には2つの力があることがわかります。
- の力を生み出す重力 $100$ ニュートン下向き（ちなみに、 $10$kgは非常に小さい人ですが、それはあなたが彼らの質量に対して与えた数字です）。
- リフトの床からの垂直抗力-これを呼びましょう $N$ ニュートン以上。
人の加速度は $0$したがって、ニュートンの第2法則は、人にかかる正味の力は $0$。そう$100-N=0$、そして私たちはそれを知っています $N=100$ ニュートン。
ここでエレベーターに目を向けると、エレベーターには3つの力があります。
- の力を生み出す重力 $10000$ ニュートン下向き。
- 人からの垂直抗力、つまり $N$ニュートン下向き。私達はことを知っています$N$ ニュートンの第3法則は、揚力が人に力を加える場合、人はリスト上で等しく反対の力を加えることを示しているため、ここでは人に作用する垂直抗力と同じ値があります。
- ワイヤーの張力、これを呼びます $T$ ニュートン以上。
エレベーターの加速度も $0$、したがって、それにかかる正味の力は $0$、 そう $T = 10000 + N$。しかし、私たちはその人の分析から次のことを知っています$N=100$ニュートン。したがって、$T=10100$ニュートン。ワイヤーはエレベータと人の体重を支える必要があるため、これは直感的に理解できます。
エレベータが一定の速度で移動している場合（その加速度と人の加速度がまだゼロであるため）、まったく同じ分析が当てはまります。ただし、エレベータが次の加速度で上向きに加速している場合$a$ メートル/秒の2乗の場合、人の力の方程式は次のようになります。
$N - 100 = 10a \\ \Rightarrow N=100+10a$
言い換えれば、垂直抗力 $N$増加します（これが、上向きに加速しているエレベータで重く感じる理由です-あなたが感じるのは、足にかかる垂直抗力の増加です）。
そしてエレベーターのために私達は持っています
$T - 10000 - N = 1000a \\ \Rightarrow T = 10000 + N + 1000a = 10100 + 1010a$
言い換えれば、ワイヤが上昇の張力はそれが今でエレベーターの重みと人を支援しなければならないためと上向きの加速度でそれらの両方を加速するのに十分な追加の力を提供します$a$。エレベータの速度がゼロ、上向き、下向きのいずれであるかは問題ではないことに注意してください。重要なのは加速度だけです。
同様に、エレベータが下向きに加速している場合、ワイヤの垂直抗力と張力は減少しますが、ワイヤの垂直抗力と張力が負になることはないことに注意してください。私たちは、加速でエレベーターや人物の下方に加速する場合よりも大きいです $10$ m / s ^ 2の場合、ワイヤーを硬いロッドに交換する必要があります。 $T$ 下向きに行動することができます、そして私たちは人に床をつかむ何らかの手段を与えなければならないでしょう $N$ 下向きにも行動することができます。
人の足とエレベータの表面の両方が、互いに等しく反対の反発力を加えます。どちらが他方に侵入しようとしているかは関係ありません。
電荷間の反発力は、電荷間の分離が小さくなるにつれて非常に大きくなります。そのため、エレベータの表面に靴を乗せようとすると、両方の表面（靴とエレベータ）の電荷が非常に近くなります。静止していると、各表面の電荷は常に反対の力で他の表面の電荷をはじきます。
たとえば、エレベーターの表面からジャンプして、その後足に着地するとします。あなたが空中にいる間、重力はあなたを倒します。降りるときに靴がエレベータの表面に非常に近づくと、エレベータの表面の電荷からの反発力があなたの動きに対抗します。静止するまで減速を開始します。あなたが今静止しているという事実は、あなたに対するエレベーターの反発力があなたの体重と等しく反対になるように調整されたことを自動的に意味します。
エレベータの表面の電荷が反発によってあなたを減速させようとしている間、あなたの靴の電荷も同じ力でエレベータを下方向に反発していました（ニュートンの第3法則）。これにより、エレベータが下向きに加速しようとします。現在、2つの力がエレベータを下向きに加速しようとしています。靴からの反発とエレベータの重量です。幸いなことに、エレベーターはロープからぶら下がっています。そのため、落下する前に、まずロープの表面を貫通しようとします。ロープ面とエレベータ面が接触すると反発力が発生します。ロープが十分に強い場合、エレベータにかかるロープからの反発力は、エレベータにかかる靴からの力とエレベータの重量の両方に対抗することができます。その場合、エレベータはまったく加速しません。
ロープからの反発力がエレベータの下向きの力のバランスをとろうとする一方で、ロープと接触しているエレベータの部分の電荷も、ロープに等しく反対の反発力を加えて、ロープを下向きに加速しようとします。ロープが締まります。場合によっては、この力は、ロープの粒子をまとめる引力に対抗する以上の力になります（これらは、ロープを構成する電荷から生じる力でもあります）。これが発生すると、ロープの粒子が分離し、ロープが破損します。
それを作るためのいくつかのポイントがあなたを助けるかもしれません。
垂直抗力は、ネットウォンの第3法則に従い、関係する物体間で等しく反対の条件で適用されます。ただし、地面に作用する力は無視されることがよくあります。ただし、他のすべてのボディペアの場合、両方のボディで垂直抗力を考慮する必要があります。
常に、各体とそれに作用するすべての力を個別に示す自由体図を描きます。
垂直抗力は、物体がすべての運動学的制約に従うために必要なものです。（エレベータの例のように）接触のために2つの物体が速度成分を共有する必要がある場合、垂直抗力はこの拘束から求められます。
一般に、2つの回転する接触体の加速度ベクトルは一致しません。速度拘束を加速度形式にするには、接触点を移動していないものとして扱う必要があります。私が投稿したこの正確な問題については、この回答を参照してください。
あなたの場合、どの体も回転しないので、ポイント＃4は意味がありません。自由体図の各物体の運動方程式と拘束方程式を使用します。
$$\begin{aligned} N - m_p g & = m_p a_p \\ T-N - m_e g & = m_e a_e \\ a_p &= a_e \end{aligned}$$
どこ $T$ はエレベータのケーブル張力であり、 $N$垂直抗力。方法を見る$+N$ 人に作用していて、 $-N$エレベーターで？これは、3つの未知数、2つの加速度と垂直抗力を持つ3つの方程式です。