Es ist wahr, dass die Normalkraft keine Reaktionskraft der Schwerkraft ist, denn wenn sich ein Körper in der Luft befindet, wirkt auch die Schwerkraft auf ihn, aber keine Reaktionskraft wirkt auf ihn und auch auf eine schiefe Ebene (wie Sie erwähnt haben).

Angenommen, Sie stehen auf einer geraden Ebene, dann zieht Sie die Schwerkraft mit einer Kraft gleich nach unten$mg$und weil du auf einer geraden Ebene stehst, übst du eine Kraft aus$mg$auf dem Boden und nach Newtons drittem Gesetz sollte die Oberfläche auch eine gleiche und entgegengesetzte Kraft auf Sie ausüben, die als Reaktionskraft bekannt ist. Die Kraft, die Sie auf den Boden ausüben, ist also die Aktionskraft der normalen Reaktion. Deshalb ist im Allgemeinen die Größe der normalen Reaktion gleich der Gravitationskraft.

Aber wenn Sie auf einer schiefen Ebene stehen, dann ist die Größe der Gravitationskraft still$mg$aber jetzt übst du keine Kraft aus$mg$Auf der Oberfläche (da sie geneigt ist) wäre Ihre Normalkraft gleich der Kraft, die Sie senkrecht auf die geneigte Oberfläche ausüben$mgcos\theta$.

Fazit:- Normalkraft ist die Reaktion jener Kraft, die Sie senkrecht auf die Fläche ausüben, auf der Sie stehen.

Die Normalkraft ist die Reaktion der Kraft, die auf die Oberfläche drückt.

Wenn ein Körper eine Kraft auf eine Fläche ausübt, übt die Fläche eine Normalkraft auf den Körper aus.

Normalerweise ist diese Aktionskraft die Gewichtskomponente senkrecht zur Oberfläche.

Die Normalkraft hat also den gleichen Betrag wie die Gewichtskomponente, die gleiche Richtung und das entgegengesetzte Vorzeichen.

Im 2. Kreis Ihres Bildes tritt nur Normalkraft auf, wenn die Kugel gegen die Oberfläche "gedrückt" wird.

Das Problem ist die Nomenklatur

Die Nomenklatur von Kräften in Physiklehrbüchern (und Physikern) ist nicht standardisiert genug, um Ihre Frage eindeutig zu beantworten. Stattdessen müssen Sie nur dem Kontext entnehmen, um welche Art von Kräften es sich handelt. Hier sind einige Beispiele, die Ihnen weiterhelfen sollen:

• Newtons 3. Gesetz: Kräfte treten paarweise auf und sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet. Manchmal wird die „andere“ Kraft als „reaktionäre“ Kraft bezeichnet. In diesem Sinne ist jede Kraft eine reaktionäre Kraft. Die „anderen“ zwingen dazu$m\vec g$ist keine Normalkraft: Es ist eine andere Gravitationskraft$-m\vec g$.

• Normalkräfte: Manchmal werden Normalkräfte als „reaktionäre“ Kräfte kategorisiert, weil sie als die „andere“ Kraft angesehen werden, wenn ein Objekt auf ein anderes Objekt drückt . Von „reaktionärer Normalkraft“ zu sprechen, betont nur diesen Aspekt und unterscheidet ihn nicht von einer anderen Art von Normalkraft.
  Beispielsweise drückt ein Buch auf einem Tisch auf dem Tisch nach unten, und so drückt der Tisch auf dem Buch nach oben. Der Aufwärtsschub ist eine reaktionäre Kraft im Sinne des 3. Newtonschen Gesetzes und wird allgemein als Normalkraft bezeichnet.

• Kontaktkräfte: Synonym für Normalkräfte.

• Normalkräfte mit Reibung: Andere Male „Reaktionskraft“ soll die besondere Situation einer Normalkraft und einer beliebigen Reibungskraft von einer Oberfläche bezeichnen. Die Summe dieser beiden Kräfte wird dann als „Reaktionskraft“ bezeichnet. Dies ist in den Naturwissenschaften weniger üblich, aber häufiger in den Ingenieurwissenschaften.

Das Wort „Reaktion“ wurde von Newton verwendet, als er sein drittes Gesetz formulierte.

Gesetz III Auf jede Aktion gibt es immer eine entgegengesetzte und gleiche Reaktion: oder die Wechselwirkungen zweier Körper aufeinander sind immer gleich und auf entgegengesetzte Teile gerichtet.

Die Aktion ist die Kraft, die ein Objekt auf eine Oberfläche ausübt, und die Reaktion (oder Normalkraft) ist die Kraft, die die Oberfläche auf das Objekt ausübt.

Ich stimme Mathemagician zu, dass die Verwendung des Begriffs "Reaktion" hier nicht mit der Beschreibung von Aktions- / Reaktionskräften identisch ist.

Wie der Mathematiker richtig betont, ist die normale "Reaktion" des Bodens auf die Kiste in Ihrem 1. Diagramm nicht der Aktions- / Reaktionspartner, das Gewicht der Kiste, weil (i) das Gewicht gravitativ ist, während die Normalkraft elektromagnetisch ist, (ii) Diese beiden Kräfte wirken auf denselben Körper (die Kiste) und (iii) das Gewicht (oder seine normale Komponente) und die normale Reaktionskraft sind nicht immer gleich.

Der Aktions-/Reaktionspartner zum Gewicht der Kiste (dh die nach unten gerichtete Anziehungskraft der Erde auf die Kiste) ist die Gravitationskraft der Kiste, die nach oben auf die Erde wirkt. Und der Aktions-/Reaktionspartner der elektromagnetischen Kontaktkraft des Bodens, der auf die Box drückt, ist die elektromagnetische Kontaktkraft der Box, die auf den Boden drückt.

In diesem Zusammenhang wird die Kontaktkraft als Reaktionskraft bezeichnet , weil sie die „Reaktion“ oder „Antwort“ auf eine gegebene Situation ist und schwer direkt zu berechnen oder zu messen ist. Der einzige praktische Weg, wie Sie entscheiden können, welchen Wert es hat, besteht darin, zu erkennen, dass es sich um die unbekannte Reaktion auf eine oder mehrere andere bekannte Kräfte handelt, um eine bekannte Beschleunigung zu bewirken. Es ist die unbekannte Kraft, die benötigt wird, um die Gleichung aufzustellen

Zum Beispiel, wenn die Kiste wiegt$W=20N$(nach unten) und es gibt keine Beschleunigung ($a=0$) dann können wir ableiten, dass die Normalkraft (nach oben) ist$N=20N$, um die Gleichung auszugleichen. Wenn die Kiste auf dem Boden eines Aufzugs liegt, der nach oben beschleunigt wird$1g$wir können ableiten, dass die Kontaktkraft sein muss$N=40N$.

Dasselbe gilt für die tangentiale Reaktionskraft , besser bekannt als Haftreibungskraft . Es ist eine weitere Kontaktkraft, deren Wert variabel, aber sehr schwierig zu berechnen oder zu messen ist, außer durch Deduktion aus der Anwendung der Gleichung$\Sigma F=ma$.

Theoretisch könnten sowohl normale als auch tangentiale Reaktionskräfte direkt berechnet werden - zB indem sie als federähnliche Kräfte modelliert werden. Genauso wie Sie das Gewicht mit berechnen können$W=mg$wenn du die Masse kennst$m$und die Stärke des Gravitationsfeldes$g$, können Sie die Normalkraft auch mit berechnen$F=kx$wenn du den betrag kennst$x$wodurch der Boden durch die Box und die Federkonstante komprimiert wird$k$für den Boden, unter der Annahme, dass er dem Hookeschen Gesetz gehorcht. Aber es ist auch nicht praktikabel zu messen$x$oder$k$weil das eine mikroskopisch klein und das andere enorm groß ist. (Alternativ könnten wir die Kompression der Kiste messen, die bei Holz oder Pappe größer ist als die eines Beton-, Granit- oder Marmorbodens.) Ebenso könnte die Haftreibungskraft aus der mikroskopischen seitlichen Verschiebung der Kiste berechnet werden oder dem Boden und seiner enormen seitlichen Federkonstante - aber auch hier ist es nicht praktikabel, beides zu messen.

Mathematisch gesehen ist eine Kontaktkraft (normal oder tangential) eine Art Zwangskraft . Es nimmt jeden Wert an, der notwendig ist, um sicherzustellen, dass die Einschränkungsbedingung erfüllt ist. Normalerweise bedeutet dies, dass eine Grenze nicht überschritten wird.

Wir gehen davon aus, dass der Boden und die Kiste starre Körper sind, die sich überhaupt nicht verformen, nicht einmal auf atomarer Ebene. Das bedeutet, dass$k=\infty$und deshalb$x=0$für alle Werte der aufgebrachten Kraft$F$. Es gibt keine Möglichkeit zu entscheiden, welcher Wert$F=kx$hat mit diesem Modell - es ist unbestimmt . Nur so können wir die Kontaktkraft berechnen$F$ist durch Abzug als unbekannte Kraft in der Gleichung$\Sigma F=ma$. Wenn wir in einem 2D-Problem zwei unbekannte Kräfte haben, können wir die Rotationsgleichung verwenden$\Sigma T=I\alpha$um die 2. unbekannte Kraft zu finden. Wenn wir 3 unbekannte Kräfte haben, stecken wir in Schwierigkeiten. Das Starrkörpermodell kann dieser Situation nicht gerecht werden.