正向力

在力学中，法向力 F n {\displaystyle F_{n}} 是垂直于物体接触表面的接触力的分量，在此实例中，法向在几何意义上使用 和意味着垂直，而不是普通语言使用的正常意义普通或预期。 站在平台上静止不动的人会受到重力的作用，除非平台分子的阻力产生反作用力，否则重力会将他们拉向地球的核心，这种力称为法向力 .

法向力是一种地面反作用力。 如果人站在斜坡上，不沉入地面或滑下坡，总的地面反作用力可分为两部分：垂直于地面的法向力和平行于地面的摩擦力。 在另一种常见情况下，如果物体以一定速度撞击表面，并且表面可以承受冲击，则法向力会提供快速减速，这将取决于表面和物体的柔韧性。

如果物体放在平坦的桌子上，物体上的法向力与施加在物体上的重力（或物体的重量）相等但方向相反 物体），即 F n = m g {\displaystyle F_{n}=mg} ，其中 m 是质量，g 是重力场强度（在地球上约为 9.81 m/s2）。 这里的法向力表示桌子对物体施加的力，以防止它通过桌子下沉，并且要求桌子足够坚固以在不破坏的情况下传递这个法向力。 然而，很容易假设法向力和重量是作用力-反作用力对（一个常见的错误）。 在这种情况下，法向力和重量需要大小相等才能解释为什么物体没有向上加速度。 例如，向上弹起的球会向上加速，因为作用在球上的法向力的大小大于球的重量。

物体位于斜坡上时，法向力垂直于物体所在的平面。 尽管如此，假设表面足够坚固，法向力将尽可能大以防止下沉。 力的强度可以计算为： F n = m g cos ⁡ ( θ ) {\displaystyle F_{n}=mg\cos(\theta )} 其中 F n {\displaystyle F_{n}} 是法向力，m是物体的质量，g是重力场强度，θ是倾斜面与水平面的夹角。

法向力是作用在物体上的几种力之一。 在目前考虑的简单情况下，作用在其上的最重要的其他力是摩擦力和重力。

通常，法向力 N 的大小是净表面相互作用力 T 在法向 n 上的投影，因此可以通过净表面相互作用缩放法向方向来找到法向力矢量 力量。 反过来，表面相互作用力等于单位法线与描述表面应力状态的柯西应力张量的点积。

接触力的平行剪切分量称为摩擦力 ( F f r {\displaystyle F_{fr}} )。

物体在倾斜平面上的静摩擦系数可以计算如下： μ s = tan ⁡ ( θ ) {\displaystyle \mu _{s}=\tan(\theta )} 对于物体 在滑动点上，其中 θ {\displaystyle \theta } 是斜坡与水平面之间的角度。

正向力是泡利不相容原理的直接结果，而不是真正的力本身：它是电子在物体表面相互作用的结果。 两个表面的原子如果不投入大量的能量就不能相互穿透，因为没有低能态来自两个表面的电子波函数重叠; 因此不需要微观力来阻止这种渗透。然而，这些相互作用通常被建模为范德华力，一种随着距离变小而迅速增大的力。

在更宏观的层面上，这样的表面可以被视为一个单一的物体，由于物质的稳定性，两个物体不会相互穿透，这也是泡利不相容原理的结果，也是自然界基本力的结果。