Varför räknas normalkraften in i centripetalkraften?
Föreställ er en bil som åker runt i en loop med konstant fart. I loopens högsta punkt verkar två krafter i y-led: normalkraften samt tyngdkraften. Då beräknar man Fc=Fg+FN för att få fram centripetalkraften. Men fanns det inte en kraftlag (Newtons tredje lag tror jag) som sade att det alltid skapas en lika stor, motriktad kraft på föremålet som utövar en kraft på ett annat, i detta fall alltså från bilen mot banan och från banan mot bilen? Borde inte kraften som bilen skapar mot banan och den som banan skapar mot bilen ta ut varandra helt och hållet?
Ja, de är exakt lika stora . Man brukar prata om "lagen om kraft och motkraft" och man kan i viss mening säga att de tar ut varandra beroende på vilket system man väljer att betrakta.
Vägbanan trycker på bilen och bilen trycker på vägbanan. Men när vi räknar på bilen är vi bara intresserade av de krafter som verkar på bilen när vi snittar och frilägger den (ritar ett kraftdiagram). Alltså bara från loopen, vi är ointresserade av hur belastningen ser på loop-konstruktionen eller hur loopen påverkar jordytan runtomkring osv.
Men din fråga handlar förmodligen om hur kraftbalansen på bilen ser ut och varför det inte råder jämvikt?
Orsaken är att bilen accelererar, hastigheten ändras hela tiden, även om farten är konstant. Alltså måste det föreligga en resulterande kraft enligt Newtons andra lag.
Jag förstår att det måste finnas en resulterande kraft inåt mot cirkelcentrum och att den utgörs av dels tyngdkraften och dels normalkraften. Men borde inte normalkraften balansera sig själv, så att man inte behöver ta med den när man beräknar centripetalkraften?
En normalkraft är en kontaktkraft mellan två ytor, vinkelrät mot kontaktytan. Jag misstänker att du inkluderar ytterligare objekt, t.ex. vägbanan när du frilägger bilen. En friläggning av bilen innehåller ingen kraft som balanserar normalkraften:
Här har vi bara tre krafter (egentligen 5 krafter, bilen har ju 4 hjul l + tyngdkraft) och de pekar alla nedåt. Tillsammans ska de skapa en kraft som är stor nog att kröka bilens bana så att den följer cirkeln istället för flyga iväg i tangentens riktning.
Det finns alltså ingen kraft som "balanserar" normalkraftens inverkan på bilen. Om du däremot frilägger vägbanan kommer det dyka upp en normalkraft från bilen som trycker på vägbanan, riktad uppåt.
Jaha, nu tror jag att jag förstår. Bilen skapar en lika stor, motriktad kraft på banan, men det finns ingen kraft som balanserar normalkraften på bilen i sig? För att krafterna skulle ta ut varandra skulle båda behöva vara på bilen?
