Bellaire High School Advanced Physics - Chapter 4

1. LLeessssoonn 44--11
CChhaannggeess iinn MMoottiioonn

2. CCaauusseess ooff MMoottiioonn CChhaannggee
 FFoorrccee ccaauusseess aa cchhaannggee iinn mmoottiioonn
 WWhheenn wwee tthhiinnkk ooff aa ffoorrccee,, uussuuaallllyy tthhiinnkk ooff aa
ppuusshh oorr ppuullll
 FFoorrccee rreepprreesseennttss aann iinntteerraaccttiioonn bbeettwweeeenn aann
oobbjjeecctt aanndd iitt eennvviirroonnmmeenntt
 FFoorrmmaall ddeeffiinniittiioonn ooff ffoorrccee::
 CCaauussiinngg aa cchhaannggee iinn mmoottiioonn

3. CCaauusseess ooff MMoottiioonn CChhaannggee
 AA ffoorrccee mmaayy::
 CCaauussee aa mmoovviinngg oobbjjeecctt ttoo ssttoopp
 AA ssttaattiioonnaarryy oobbjjeecctt ttoo mmoovvee
 AA mmoovviinngg oobbjjeecctt ttoo cchhaannggee ddiirreeccttiioonn
 TThhee SSII uunniitt ooff ffoorrccee iiss tthhee NNeewwttoonn
 NNaammeedd ffoorr SSiirr IIssaaaacc NNeewwttoonn
 HHee ccoonnttrriibbuutteedd mmoosstt ooff tthhee mmooddeerrnn wwoorrkk ggeeaarreedd ttoo
uunnddeerrssttaannddiinngg ffoorrccee

4. TThhee NNeewwttoonn
 AA NNeewwttoonn ((NN)) iiss tthhee
aammoouunntt ooff ffoorrccee
rreeqquuiirreedd ttoo aacccceelleerraattee
11 kkgg ooff mmaassss 11 mm//ss22
 11 NN == 11 kkgg · 11 mm//ss22
 FFoorrccee iiss tthhee rreessuulltt ooff
aann aacccceelleerraatteedd mmaassss
 FFoorrccee == mmaassss xx
aacccceelleerraattiioonn
F = ma

5. TTyyppeess ooff FFoorrccee
 CCoonnttaacctt ffoorrcceess
 RReessuulltt ffrroomm pphhyyssiiccaall ccoonnttaacctt bbeettwweeeenn
oobbjjeeccttss
 SSttrreettcchhiinngg aa sspprriinngg
 PPuulllliinngg aa wwaaggoonn
 CCaattcchhiinngg aa bbaallll
 TThhiiss ffoorrccee iiss vveerryy eeaassyy ttoo ssttuuddyy
 TThhee ffoorrccee iiss eeaassyy ttoo sseeee aanndd iiddeennttiiffyy

6. TTyyppeess ooff FFoorrccee
 FFiieelldd ffoorrcceess
 DDoo nnoott iinnvvoollvvee ddiirreecctt ccoonnttaacctt
 EExxaammpplleess??
 FFoorrccee ffrroomm ggrraavviittyy
 AAnn oobbjjeecctt aacccceelleerraatteess ttoowwaarrdd eeaarrtthh,, bbuutt eeaarrtthh iiss nnoott
ttoouucchhiinngg tthhee oobbjjeecctt
 TThhee pprreesseennccee ooff aann oobbjjeecctt aaffffeeccttss tthhee ssppaaccee aarroouunndd iitt
 AA ffoorrccee iiss eexxeerrtteedd oonn aannyy ootthheerr oobbjjeecctt wwiitthhiinn tthhaatt
ssppaaccee
 TThhee rreeggiioonn ooff iinnfflluueennccee iiss ccaalllleedd tthhee ggrraavviittaattiioonnaall ffiieelldd
 OObbjjeeccttss eexxeerrtt ffoorrccee oonn eeaacchh ootthheerr wwhheenn tthheeiirr ffiieellddss
ccoommee iinnttoo ccoonnttaacctt

7. TTyyppeess ooff FFoorrccee
 FFiieelldd ffoorrcceess
 FFoorrcceess ffrroomm eelleeccttrriiccaall oorr mmaaggnneettiicc ffiieellddss
 FFoorrccee ffrroomm ssttaattiicc eelleeccttrriicciittyy mmaayy hhoolldd aa bbaalllloooonn
aaggaaiinnsstt tthhee wwaallll
 FFoorrcceess ffrroomm mmaaggnneettiicc ffiieellddss aattttrraacctt oobbjjeeccttss
 FFiieelldd ffoorrcceess aarree eexxttrreemmeellyy iimmppoorrttaanntt iinn tthhee ssttuuddyy ooff
ppaarrttiiccllee pphhyyssiiccss,, wwhheerree ppaarrttiicclleess ddoo nnoott aaccttuuaallllyy ttoouucchh
eeaacchh ootthheerr
 TThheeiirr iinntteerraaccttiioonnss aarree bbaasseedd ssoolleellyy oonn ffiieelldd ffoorrcceess

8. FFoorrccee DDiiaaggrraammss
 IIff yyoouu ggiivvee aa ttooyy ccaarr aa ssmmaallll ppuusshh,, iitt wwiillll nnoott
ttrraavveell aass ffaarr aass iiff yyoouu ggiivvee iitt aa hhaarrddeerr ppuusshh
 TThhee eeffffeecctt ooff ffoorrccee ddeeppeennddss oonn mmaaggnniittuuddee aanndd
ddiirreeccttiioonn
 FFoorrccee iiss aa……??
 VVeeccttoorr ((mmaaggnniittuuddee aanndd ddiirreeccttiioonn))
 FFoorrccee mmaayy rreepprreesseenntteedd bbyy vveeccttoorrss aanndd aaddddeedd ttaaiill ttoo
ttiipp
 FFoorrccee vveeccttoorrss mmaayy aallssoo bbee rreessoollvveedd iinnttoo tthheeiirr xx aanndd yy
ccoommppoonneennttss

9. FFoorrccee DDiiaaggrraammss
 DDiiaaggrraammss tthhaatt sshhooww ffoorrccee
 TThhee ttaaiill ooff tthhee aarrrrooww iiss aattttaacchheedd ttoo tthhee oobbjjeecctt
oonn wwhhiicchh tthhee ffoorrccee iiss aaccttiinngg
 AAtt tthhiiss ppooiinntt,, wwee ddiissrreeggaarrdd ssiizzee aanndd sshhaappee ooff
tthhee oobbjjeecctt
 WWee aassssuummee tthhee oobbjjeecctt iiss oonnee ppooiinntt ooff mmaassss,,
ccaalllleedd aa ““ppooiinntt mmaassss””
 WWee aassssuummee aallll ffoorrcceess aaccttiinngg oonn tthhee mmaassss aacctt
oonn oonnee ppooiinntt,, aatt tthhee cceenntteerr ooff tthhee oobbjjeecctt,,
rreeggaarrddlleessss wwhheerree tthhee ffoorrcceess aarree aapppplliieedd

10. FFrreeee BBooddyy DDiiaaggrraamm
 AA ffrreeee bbooddyy ddiiaaggrraamm iissoollaatteess aann oobbjjeecctt
ffrroomm iittss ssuurrrroouunnddiinnggss
 LLeettss ssaayy aa mmoovviinngg ccaarr jjuusstt rraann iinnttoo aa wwaallll
 DDrraaww aa ffrreeee bbooddyy ddiiaaggrraamm ttoo rreepprreesseenntt tthhiiss
ssiittuuaattiioonn

11. FFrreeee BBooddyy DDiiaaggrraamm
 SShhoowwss tthhee ffoorrcceess oonn oonnee oobbjjeecctt
 UUsseeffuull ttoo ffiinndd ccoommppoonneenntt aanndd rreessuullttaanntt
ffoorrcceess
 RReeccaallll ffoorrcceess aarree vveeccttoorrss wwhhiicchh mmaayy bbee
rreessoollvveedd

12. FFrreeee BBooddyy DDiiaaggrraamm
 LLeettss ssaayy aa ttooww ttrruucckk jjuusstt aarrrriivveedd ttoo ttaakkee
aawwaayy tthhee ccaarr tthhaatt rraann iinnttoo tthhee wwaallll
 TThhee ttooww ttrruucckk iiss ggooiinngg ttoo hhooookk uupp ttoo tthhee ccaarr
aanndd ssoommee tthhiinnggss aarree ggooiinngg ttoo hhaappppeenn
 LLeettss ccoonnttiinnuuee ttoo ssttuuddyy tthhee ccaarr::
 MMaannyy ffoorrcceess wwiillll aacctt oonn tthhee ccaarr::
 TTooww ttrruucckk ccaabbllee
 FFoorrccee ffrroomm tthhee rrooaadd ((nnoorrmmaall aanndd ffrriiccttiioonnaall))
 GGrraavviittaattiioonnaall

13. FFrreeee BBooddyy DDiiaaggrraamm
 AA FFBBDD wwiillll hheellpp uuss ssoorrtt oouutt tthheessee ffoorrcceess aanndd
aallllooww uuss ttoo ssttuuddyy oonnllyy tthhee ccaarr
 FFiirrsstt,, wwee wwiillll ddrraaww aa vveerryy ssiimmppllee ccaarr sshhaappee
 LLeettss aadddd tthhee ffoolllloowwiinngg ffoorrcceess ttoo tthhee ccaarr
 55,,880000 NN ffrroomm tthhee ccaabbllee
 1144,,770000 NN ggrraavviittaattiioonnaall ffoorrccee
 1133,,669900 NN rrooaadd ppuusshhiinngg uupp oonn tthhee ccaarr
 777755 NN ffrroomm tthhee iinntteerraaccttiioonn bbeettwweeeenn tthhee ttiirreess aanndd tthhee rrooaadd

14. LLeessssoonn 44--22
NNeewwttoonn’’ss FFiirrsstt LLaaww

15. IInneerrttiiaa
 TThhee ffiirrsstt sstteepp iiss aallwwaayyss ttoo eexxaammiinnee tthhee
mmoottiioonn ooff aann oobbjjeecctt bbeeffoorree tthhee ffoorrcceess aarree
aapppplliieedd
 IIss iitt mmoovviinngg,, ssttaattiioonnaarryy…… eettcc??
 TThhiinnkk ooff ppuusshhiinngg aa hheeaavvyy bbooxx aaccrroossss aa
wwaaxxeedd wwooooddeenn fflloooorr aanndd aa ccaarrppeetteedd fflloooorr
 TThhee bbooxx wwiillll bbeehhaavvee ddiiffffeerreennttllyy bbeeccaauussee ooff
ddiiffffeerreenntt eexxtteerrnnaall ffoorrcceess

16. IInneerrttiiaa
 AAnn oobbjjeecctt ddooeess nnoott wwaanntt ttoo mmoovvee iiff iitt iiss
ssiittttiinngg mmoottiioonnlleessss
 AAnn oobbjjeecctt ddooeess nnoott wwaanntt ttoo ssttoopp iiff iitt iiss iinn
mmoottiioonn
 TThhee tteennddeennccyy ffoorr aann oobbjjeecctt ttoo rreessiisstt
cchhaannggee ooff mmoottiioonn iiss kknnoowwnn aass iinneerrttiiaa

17. IInneerrttiiaa
 SSaayy yyoouu hhaavvee aa bbaasskkeettbbaallll,, aa mmeeddiicciinnee bbaallll
aanndd aa ggoollff bbaallll oonn tthhee ttaabbllee
 WWhhiicchh wwiillll bbee eeaassiieesstt ttoo mmoovvee??
 WWhhiicchh wwiillll bbee mmoosstt ddiiffffiiccuulltt ttoo mmoovvee??
 IInneerrttiiaa iiss aann oobbjjeecctt’’ss tteennddeennccyy ttoo mmaaiinnttaaiinn iittss
ccuurrrreenntt ssttaattee
 SSoo iitt wwoouulldd mmaakkee sseennssee ffoorr ddiiffffeerreenntt oobbjjeeccttss ttoo
hhaavvee ddiiffffeerreenntt aammoouunnttss ooff iinneerrttiiaa

18. NNeewwttoonn’’ss FFiirrsstt LLaaww
 TThhee ttwwoo pprreevviioouuss ccoonncceeppttss ccoommbbiinnee ttoo ffoorrmm NNeewwttoonn’’ss
FFiirrsstt LLaaww
 ““AAnn oobbjjeecctt aatt rreesstt rreemmaaiinnss aatt rreesstt,, aanndd aann oobbjjeecctt iinn
mmoottiioonn rreemmaaiinnss iinn mmoottiioonn uunnlleessss iitt eexxppeerriieenncceess aann
oouuttssiiddee ffoorrccee””
 IIss oofftteenn rreeffeerrrreedd ttoo aass tthhee llaaww ooff iinneerrttiiaa
 WWhheenn tthhee nneett eexxtteerrnnaall ffoorrccee iiss 00,, aann oobbjjeecctt iinn mmoottiioonn rreemmaaiinnss iinn
mmoottiioonn aanndd aa ssttaattiioonnaarryy oobbjjeecctt rreemmaaiinnss mmoottiioonnlleessss
 SSiimmppllyy,, aann oobbjjeecctt sseeeekkss iittss ccuurrrreenntt ssttaattee aanndd wwiillll nnoott cchhaannggee oonn
iittss oowwnn

19. NNeett EExxtteerrnnaall FFoorrccee
 CCoonnssiiddeerr aa ccaarr ttrraavveelliinngg aatt aa ccoonnssttaanntt
vveelloocciittyy
 SSiinnccee wwee hhaavvee eessttaabblliisshheedd ccoonnssttaanntt vv,, tthheerree
iiss nnoo aa aanndd tthhuuss nnoo ffoorrccee
 LLeettss ccoonnssiiddeerr aa ffrreeee bbooddyy ddiiaaggrraamm ooff tthhee
ccaarr
 SShhooww aanndd ddeeffiinnee tthhee ffoolllloowwiinngg::
 GGrraavviittyy,, NNoorrmmaall ffoorrccee,, FFoorrccee ooff mmoottiioonn,,
RReessiissttaanntt ffoorrccee

20. SSuummmmaattiioonn ooff FFoorrcceess
 RReeccaallll tthhee xx ddiirreeccttiioonn vveeccttoorrss aarree
iinnddeeppeennddeenntt ooff tthhee yy vveeccttoorrss aanndd tthhee ttwwoo
ddoo nnoott aaffffeecctt eeaacchh ootthheerr
 TThhee NNEETT FFOORRCCEE iiss tthhee ssuumm ooff aallll ooff tthhee
ffoorrcceess iinn tthhee xx aanndd yy ddiirreeccttiioonnss
 WWee ddeennoottee aass ΣΣ FFxx aanndd ΣΣ FFyy

21. SSuummmmaattiioonn ooff FFoorrcceess
 OOnnccee ΣΣ FFxx aanndd ΣΣ FFyy hhaavvee bbeeeenn ccaallccuullaatteedd,,
aa rreessuullttaanntt vveeccttoorr ccaann bbee ffoouunndd,, wwhhiicchh wwiillll
bbee tthhee nneett ffoorrccee aaccttiinngg oonn tthhee oobbjjeecctt

22. SSuummmmaattiioonn ooff FFoorrcceess
 IIff ΣΣ FFxx == 00,, tthheerree iiss nnoo nneett ffoorrccee iinn tthhee xx
ddiirreeccttiioonn
 IIff ΣΣ FFyy == 00,, tthheerree iiss nnoo nneett ffoorrccee iinn tthhee yy
ddiirreeccttiioonn
 IIff tthheerree iiss nnoo nneett ffoorrccee,, wwee ssaayy tthhee oobbjjeecctt
iiss iinn eeqquuiilliibbrriiuumm
 OObbjjeeccttss mmaayy bbee iinn eeqquuiilliibbrriiuumm oonnllyy iinn tthhee xx
ddiirreeccttiioonn,, oonnllyy iinn tthhee yy ddiirreeccttiioonn,, oorr iinn bbootthh
ddiirreeccttiioonnss

23.  CCoolluummnn ppaaggee 113322
 SSaammppllee ppaaggee 113322
 PPrraaccttiiccee 113333

24. LLeessssoonn 44--33
NNeewwttoonn’’ss SSeeccoonndd aanndd TThhiirrdd
LLaawwss

25. NNeewwttoonn’’ss SSeeccoonndd LLaaww
 RReeccaallll NNeewwttoonn’’ss ffiirrsstt llaaww
 AAnn oobbjjeecctt wwiitthh nnoo oouuttssiiddee ffoorrccee iiss iinn
eeqquuiilliibbrriiuumm
 WWee aallssoo kknnooww aann oobbjjeecctt tthhaatt eexxppeerriieenncceess aann
oouuttssiiddee ffoorrccee uunnddeerrggooeess aa cchhaannggee iinn mmoottiioonn
 FFoorrccee iiss pprrooppoorrttiioonnaall ttoo mmaassss aanndd
aacccceelleerraattiioonn
 PPuusshhiinngg aa ccaarr bbyy yyoouurrsseellff iiss ddiiffffiiccuulltt
 SSiinnccee tthheerree iiss aa ffoorrccee,, tthheerree wwiillll bbee aann aacccceelleerraattiioonn
 BBuutt yyoouurr ffoorrccee iiss ssmmaallll,, ssoo tthhee aacccceell.. iiss aallssoo ssmmaallll

26. NNeewwttoonn’’ss SSeeccoonndd LLaaww
 IIff yyoouu wweerree ttoo ppuusshh tthhaatt ssaammee ccaarr wwiitthh aa
ggrroouupp,, iitt wwoouulldd bbee eeaassiieerr
 SSiinnccee tthhee nneett ffoorrccee iiss ggrreeaatteerr,, tthhee aacccceell.. iiss
llaarrggeerr
 AAcccceelleerraattiioonn iiss ddiirreeccttllyy pprrooppoorrttiioonnaall ttoo tthhee
nneett eexxtteerrnnaall ffoorrccee aaccttiinngg oonn iitt
 WWhhiicchh iiss wwhhyy::
 MMoorree ffoorrccee iiss nneeeeddeedd ttoo aacccceell.. aa llaarrggee oobbjjeecctt
 LLeessss ffoorrccee iiss nneeeeddeedd ttoo aacccceell.. aa ssmmaallll oobbjjeecctt

27. NNeewwttoonn’’ss SSeeccoonndd LLaaww
 ““TThhee aacccceelleerraattiioonn ooff aann oobbjjeecctt iiss ddiirreeccttllyy
pprrooppoorrttiioonnaall ttoo tthhee nneett eexxtteerrnnaall ffoorrccee
aaccttiinngg oonn iitt aanndd iinnvveerrsseellyy pprrooppoorrttiioonnaall ttoo
tthhee mmaassss ooff tthhee oobbjjeecctt””
 ΣΣFF == mmaa
 ΣΣFF iiss tthhee ttoottaall ssuumm ooff tthhee vveeccttoorrss ffoorrcceess
 RReessoollvvee aallll ffoorrcceess iinnttoo xx aanndd yy ccoommppoonneennttss
 CCaallccuullaattee ΣΣFFxx aanndd ΣΣFFyy
 CCaallccuullaattee tthhee rreessuullttaanntt vveeccttoorr

28.  EExxaammppllee ppgg 113377
 PPrraaccttiiccee ppgg 113388

29. NNeewwttoonn’’ss TThhiirrdd LLaaww
 CCoonnssiiddeerr aa ccaarr ccoolllliiddiinngg wwiitthh aa ccoonnccrreettee
bbaarrrriieerr
 TThhee ccaarr eexxeerrttss aa ffoorrccee oonn tthhee bbaarrrriieerr aatt tthhee
mmoommeenntt ooff tthhee ccoolllliissiioonn
 SSiimmiillaarr ttoo ppuusshhiinngg aa ddoooorr oorr kkiicckkiinngg aa bbaallll
 TThhee bbaarrrriieerr aallssoo eexxeerrttss aa ffoorrccee bbaacckk oonn tthhee
ccaarr, ccaauussiinngg tthhee ccaarr ttoo rraappiiddllyy ssllooww ddoowwnn

30. PPaaiirrss ooff FFoorrcceess
 NNeewwttoonn rreeccooggnniizzeedd tthhaatt aa ssiinnggllee iissoollaatteedd
ffoorrccee ccaannnnoott eexxiisstt
 FFoorrcceess mmuusstt eexxiisstt iinn ppaaiirrss
 TThhiiss iiss eexxppllaaiinneedd iinn NNeewwttoonn’’ss TThhiirrdd LLaaww

31. NNeewwttoonn’’ss TThhiirrdd LLaaww
 ““IIff ttwwoo bbooddiieess iinntteerraacctt, tthhee mmaaggnniittuuddee ooff
tthhee ffoorrccee eexxeerrtteedd oonn oobbjjeecctt 11 bbyy oobbjjeecctt 22 iiss
eeqquuaall iinn mmaaggnniittuuddee bbuutt ooppppoossiittee iinn
ddiirreeccttiioonn ttoo tthhee ffoorrccee eexxeerrtteedd oonn oobbjjeecctt 22
bbyy oobbjjeecctt 11””

32. AAccttiioonn--RReeaaccttiioonn FFoorrcceess
 WWhheenn ttwwoo oobbjjeeccttss iinntteerraacctt wwiitthh eeaacchh ootthheerr,
tthheeyy ccrreeaattee aaccttiioonn--rreeaaccttiioonn ffoorrcceess
 IItt ddooeess nnoott mmaatttteerr wwhhiicchh ffoorrccee iiss
ccoonnssiiddeerreedd tthhee aaccttiioonn oorr wwhhiicchh iiss
ccoonnssiiddeerreedd tthhee rreeaaccttiioonn
 AAccttiioonn rreeaaccttiioonn ffoorrcceess aacctt oonn ddiiffffeerreenntt
oobbjjeeccttss
 FFoorr tthhaatt rreeaassoonn, AA//RR ppaaiirrss ddoo nnoott ccrreeaattee
ssiittuuaattiioonnss ooff eeqquuiilliibbrriiuumm

33. AAccttiioonn--RReeaaccttiioonn FFoorrcceess
 CCoonnssiiddeerr aa hhaammmmeerr hhiittttiinngg aa nnaaiill
 TThhee hhaammmmeerr eexxeerrttss aa ffoorrccee oonn tthhee nnaaiill aanndd
tthhee nnaaiill eexxeerrttss tthhee ssaammee ffoorrccee bbaacckk oonn tthhee
hhaammmmeerr
 SSoo wwhhyy ddooeessnn’’tt tthhee nnaaiill ssttaayy ppuutt??
 AA ffrreeee bbooddyy ddiiaaggrraamm sshhoowwss uuss wwhhyy..

34. AAccttiioonn--RReeaaccttiioonn FFoorrcceess
 FFiieelldd ffoorrcceess aallssoo eexxiisstt iinn AA//RR ppaaiirrss
 LLeettss ssaayy wwee ddrroopp aa bboowwlliinngg bbaallll ffrroomm tthhee ttoopp ooff tthhee
bbuuiillddiinngg
 DDuurriinngg tthhee ccoolllliissiioonn wwiitthh tthhee ggrroouunndd, tthhee bbaallll eexxeerrttss aa
ffoorrccee oonn tthhee ggrroouunndd aanndd tthhee ggrroouunndd eexxeerrttss aa ffoorrccee oonn
tthhee bbaallll
 BBuutt, dduurriinngg tthhee ffaallll, tthhee ffoorrccee ffrroomm ggrraavviittyy aallssoo eexxiissttss
iinn aa AA//RR ppaaiirr
 TThhee bbaallll ffaallllss ttoowwaarrdd tthhee EEaarrtthh AANNDD tthhee EEaarrtthh aallssoo ““ffaallllss””
ttoowwaarrdd tthhee bbaallll
 TToo mmaakkee sseennssee ooff tthhiiss, rreeccaallll tthhaatt aacccceelleerraattiioonn iiss iinnvveerrsseellyy
pprrooppoorrttiioonnaattee ttoo tthhee ssiizzee ooff tthhee mmaassss
 SSiinnccee tthhee bbaallll iiss ssoo ssmmaallll iinn rreellaattiioonn ttoo tthhee EEaarrtthh, tthhee bbaallll’’ss
aacccceelleerraattiioonn iiss mmuucchh mmoorree nnoottiicceeaabbllee tthhaann tthhee EEaarrtthh’’ss

35.  SSeeccttiioonn RReevviieeww ppgg 114400

36. LLeessssoonn 44--44
EEvveerryyddaayy FFoorrcceess

37. WWeeiigghhtt
 WWhhyy ddooeess aa tteennnniiss bbaallll ffeeeell lliigghhtteerr tthhaann aa
bboowwlliinngg bbaallll??
 TThhee wweeiigghhtt ooff aann oobbjjeecctt iiss ddeeffiinneedd aass tthhee
mmaaggnniittuuddee ooff tthhee ffoorrccee ooff ggrraavviittyy oonn tthhaatt
oobbjjeecctt
 RReeccaallll FF==mmaa
 WWeeiigghhtt iiss aa ddiirreecctt rreessuulltt ooff tthhee ffoorrccee eexxeerrtteedd
bbyy tthhee EEaarrtthh oonn aann oobbjjeecctt

38. WWeeiigghhtt
 IIss aa vveeccttoorr qquuaannttiittyy ddiirreecctteedd ttoo tthhee cceenntteerr
ooff tthhee EEaarrtthh
 SSttrraaiigghhtt ddoowwnn
 FFgg==mmaa
 BBuutt ssiinnccee gg iiss aann aacccceell…… FFgg==mmgg
 AAllssoo ddeeppeennddss oonn llooccaattiioonn
 YYoouu wwoouulldd wweeiigghh aa lloott lleessss oonn tthhee mmoooonn ssiinnccee
ggmmoooonn << ggEEaarrtthh

39. NNoorrmmaall FFoorrccee
 YYoouu aarree ssiittttiinngg iinn aa sseeaatt, rriigghhtt nnooww
 WWhhyy aarree yyoouu nnoott ffaalllliinngg oonn tthhee fflloooorr??
 YYoouu aarree ssuubbjjeecctt ttoo EEaarrtthh’’ss ggrraavviittyy, ssoo sshhoouullddnn’’tt yyoouu
kkeeeepp aacccceelleerraattiinngg ttoo tthhee cceenntteerr ooff tthhee EEaarrtthh??
 YYoouu eexxeerrtt aa ffoorrccee oonn yyoouu cchhaaiirr, bbuutt tthhee cchhaaiirr aallssoo
eexxeerrttss aann eeqquuaall aanndd ooppppoossiittee ffoorrccee bbaacckk oonn yyoouu
 TThhiiss iiss aa ssppeecciiaall ccaassee ooff AA//RR ffoorrcceess wwhheerree
eeqquuiilliibbrriiuumm eexxiissttss ((RReemmeemmbbeerr, tthhiiss iiss nnoott aallwwaayyss
tthhee ccaassee))

40. NNoorrmmaall FFoorrccee
 TThhee ffoorrccee tthhaatt iiss ppuusshhiinngg bbaacckk oonn yyoouu
ffrroomm yyoouurr sseeaatt iiss tthhee nnoorrmmaall ffoorrccee
 SSyymmbboolliizzeedd bbyy FFNN
 TThhee FFNN iiss aallwwaayyss ppeerrppeennddiiccuullaarr ttoo tthhee
ssuurrffaaccee
 EEvveenn tthhoouugghh tthhee wweeiigghhtt ooff tthhee oobbjjeecctt iiss aallwwaayyss
ddiirreecctteedd ssttrraaiigghhtt ddoowwnn
 EExx:: BBooxx oonn tthhee fflloooorr,, bbooxx oonn aa rraammpp

41. FFoorrccee ooff FFrriiccttiioonn
 CCoonnssiiddeerr aann oobbjjeecctt oonn aa ttaabbllee
 NNeewwttoonn’’ss ffiirrsstt llaaww tteellllss uuss tthhiiss oobbjjeecctt iiss iinn
eeqquuiilliibbrriiuumm
 NNeewwttoonn’’ss sseeccoonndd llaaww tteellllss uuss tthhiiss oobbjjeecctt wwiillll
aacccceelleerraattee iiff aann oouuttssiiddee ffoorrccee iiss aapppplliieedd
 TThhee ffiirrsstt llaaww ssaayyss tthhee oobbjjeecctt wwiillll ssttaayy iinn mmoottiioonn uunnttiill
aacctteedd oonn bbyy aann oouuttssiiddee ffoorrccee

42. FFoorrccee ooff FFrriiccttiioonn
 BBuutt eexxppeerriieennccee tteellllss uuss tthhaatt eevveenn aa ssmmaallll
ffoorrccee wwiillll nnoott mmoovvee tthhee oobbjjeecctt
 AAnndd iiff iitt ddooeess mmoovvee,, iitt wwiillll ssttoopp aallmmoosstt
iimmmmeeddiiaatteellyy
 WWHHYY??

43. FFrriiccttiioonn OOppppoosseess tthhee AApppplliieedd
FFoorrccee
 AA ssmmaallll ffoorrccee iiss nnoott eennoouugghh ttoo oovveerrccoommee
tthhee ffrriiccttiioonnaall ffoorrccee
 TThhee ffrriiccttiioonnaall ffoorrccee tthhaatt kkeeeeppss oobbjjeeccttss ffrroomm
mmoovviinngg iiss ccaalllleedd ssttaattiicc ffrriiccttiioonn ((FFss))
 AA llaarrggee ffoorrccee mmaayy ssttaarrtt tthhee oobbjjeecctt mmoovviinngg,,
bbuutt iitt eevveennttuuaallllyy sslloowwss aanndd ssttooppss
 TThhee ffrriiccttiioonnaall ffoorrccee tthhaatt sslloowwss aanndd ssttooppss
oobbjjeeccttss iiss ccaalllleedd kkiinneettiicc ffrriiccttiioonn ((FFkk))

44. TTwwoo TTyyppeess ooff FFrriiccttiioonn
 SSttaattiicc ffrriiccttiioonn,, FFss,, iiss aallwwaayyss ggrreeaatteerr tthhaann kkiinneettiicc
ffrriiccttiioonn,, FFkk
 IItt iiss aallwwaayyss hhaarrddeerr ttoo ggeett ssoommeetthhiinngg mmoovviinngg tthhaann iitt iiss
ttoo kkeeeepp iitt mmoovviinngg
 MMoorree sscciieennttiiffiiccaallllyy,, tthhee mmoolleeccuulleess ooff tthhee ttwwoo
ssuurrffaacceess iinn ccoonnttaacctt bboonndd
 TToo mmoovvee aann oobbjjeecctt,, yyoouu mmuusstt bbrreeaakk tthheessee bboonnddss
 OOnnccee tthhee bboonnddss aarree bbrrookkeenn aanndd tthhee oobbjjeecctt bbeeggiinnss ttoo
mmoovvee,, iiss iitt eeaassyy ttoo kkeeeepp iitt mmoovviinngg

45. SSuurrffaaccee MMaatttteerrss
 FFrriiccttiioonn ddeeppeennddss oonn tthhee ssuurrffaacceess iinn
ccoonnttaacctt
 NNoo ssuurrffaaccee iiss ppeerrffeeccttllyy ssmmooootthh
 SSuurrffaacceess aarree jjuusstt lleessss rroouugghh tthhaann ootthheerrss
 FFoorr iinnssttaannccee aa sslleedd mmoovveess eeaassiieerr oovveerr iiccyy ssnnooww
tthhaann oovveerr aa ppaavveedd rrooaadd
 FFrriiccttiioonn iiss pprrooppoorrttiioonnaattee ttoo tthhee nnoorrmmaall ffoorrccee
 TThhee nnoorrmmaall ffoorrccee ooff aann oobbjjeecctt iiss tthhee ssaammee oovveerr
ddiiffffeerreenntt ssuurrffaacceess
 TThhee ddiiffffeerreennccee iiss tthhee mmaakkee--uupp ooff tthhee ssuurrffaaccee

46. SSuurrffaaccee MMaatttteerrss
 TToo eexxpprreessss tthhee rreellaattiioonnsshhiipp bbeettwweeeenn
ffrriiccttiioonnaall ffoorrcceess aanndd tthhee pprrooppeerrttiieess ooff
ddiiffffeerreenntt ssuurrffaacceess wwee uussee tthhee GGrreeeekk
ssyymmbbooll mmuu ((μμ))
 μμ iiss tthhee ccooeeffffiicciieenntt ooff ffrriiccttiioonn aanndd iiss uusseedd ttoo
ffiinndd tthhee vvaalluuee ooff tthhee ffrriiccttiioonnaall ffoorrccee bbeettwweeeenn
ttwwoo ssuurrffaacceess
 FFss== μμssFFnn
 FFkk== μμkkFFnn
 μμ cchhaannggeess ddeeppeennddiinngg oonn wwhhaatt ttwwoo ssuurrffaacceess aarree iinn
ccoonnttaacctt

47. AA RRaattiioo ooff FFoorrcceess
 TThhee ccooeeffffiicciieenntt ooff ffrriiccttiioonn iiss aa rraattiioo ooff
ffoorrcceess
 EExxppeerriimmeennttss hhaavvee sshhoowwnn tthhaatt tthhee vvaalluuee ffoorr μμ
mmaayy rraannggee ffrroomm ..000011 ttoo 11..55 bbeettwweeeenn nnaattuurraallllyy
ooccccuurrrriinngg mmaatteerriiaallss
 AA μμ vvaalluuee ooff 11..0000 iinnddiiccaatteess yyoouu wwoouulldd nneeeedd aa
ffoorrccee eeqquuaall ttoo tthhee nnoorrmmaall ffoorrccee ttoo mmoovvee tthhee
oobbjjeecctt
 IIff μμ wweerree 11..55,, yyoouu wwoouulldd nneeeedd aa ffoorrccee 11..55
ttiimmeess tthhee nnoorrmmaall ffoorrccee ttoo mmoovvee tthhee oobbjjeecctt

48. EExxttrreemmee μμ’’ss
 SSmmaalllleesstt μμ
 IIccee aatt 3322oo sslliiddiinngg oovveerr iiccee aatt 3322oo
 HHuummaann jjooiinnttss
 LLaarrggeesstt μμ
 SSyynntthheettiicc mmaatteerriiaallss
 MMoosstt nnoottaabbllyy:: rreecceeiivveerr gglloovveess ((μμ’’ss aarroouunndd 44..0000))

49. AAiirr RReessiissttaannccee
 AAiirr RReessiissttaannccee iiss aa ffoorrmm ooff ffrriiccttiioonn
 OOppppoosseess tthhee aapppplliieedd ffoorrccee aanndd rreettaarrddss
pprrooggrreessss
 FFRR iiss uussuuaallllyy pprrooppoorrttiioonnaattee ttoo ssppeeeedd
 HHiigghheerr ssppeeeeddss == LLaarrggeerr AAiirr RReessiissttaanncceess
 TThheerree eexxiissttss tteerrmmiinnaall vveelloocciittyy,, wwhhiicchh iiss mmoosstt
nnoottaabbllee iinn ffrreeee ffaallll
 FFRR iiss eeqquuaall ttoo FFgg
 CCrreeaatteess eeqquuiilliibbrriiuumm,, nnoo aacccceelleerraattiioonn
 OObbjjeecctt ccoonnttiinnuueess ttoo ffaallll aatt aa ccoonnssttaanntt vveelloocciittyy

50.  EExxaammppllee ppgg 114455
 PPrraaccttiiccee ppgg 114455
 EExxaammppllee ppgg114466
 PPrraaccttiiccee ppgg 114477