6. Tlačení krabice o stěnu

Nejdříve si musíme ujasnit, jaké síly na krabici působí, když ji tlačíme proti svislé stěně. Je klíčové pochopit jejich směr a původ:

• Tíhová síla ($F_g$): Působí vždy svisle dolů. Je způsobena gravitací Země. Její velikost je $F_g = m \cdot g$.
• Tlačná síla ($F$): To je síla, kterou my působíme na krabici. Působí vodorovně proti stěně. Toto je síla, kterou hledáme.
• Normálová síla ($F_n$): Je to reakce stěny na naši tlačnou sílu. Působí kolmo na stěnu, tedy vodorovně od stěny. Její velikost je stejná jako velikost naší tlačné síly ($F_n = F$).
• Třecí síla ($F_t$): Tato síla brání pohybu. Protože tíhová síla táhne krabici dolů, třecí síla musí působit nahoru. Důležité je, že velikost třecí síly závisí na tom, jak silně je krabice přitlačena ke stěně (tedy na normálové síle $F_n$).

Hlavní myšlenka je, že náš vodorovný tlak ($F$) vytváří normálovou sílu ($F_n$), která následně umožňuje vznik dostatečně velké svislé třecí síly ($F_t$) k udržení krabice na místě.

Aby krabice nesklouzla dolů, musí být síly ve svislém směru v rovnováze. To znamená, že síla působící nahoru (třecí síla) musí být stejně velká jako síla působící dolů (tíhová síla).

Matematicky to zapíšeme jako podmínku: $F_t = F_g$.

Nejdříve si vypočítáme velikost tíhové síly. Použijeme zadanou hmotnost $m = 16~\text{kg}$ a tíhové zrychlení $g \approx 10~\text{m/s}^2$.

Nyní využijeme vztah pro výpočet třecí síly. Velikost třecí síly je přímo úměrná velikosti normálové síly a součiniteli tření $f$.

Aby krabice o hmotnosti 16 kg nesklouzla po stěně se součinitelem tření 0,65, je potřeba na ni kolmo ke stěně tlačit silou o velikosti přibližně 246 N.