Асламазов Л.Г. Силы трения и движение // Квант
По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»
Движению тела обычно препятствуют силы трения. Если соприкасаются поверхности твердых тел, их относительному движению мешают силы сухого трения. Характерной особенностью сухого трения является существование зоны застоя. Тело нельзя сдвинуть с места, пока абсолютная величина внешней силы не превысит определенного значения. До этого момента между поверхностями соприкасающихся тел действует сила трения покоя, которая уравновешивает внешнюю силу и растет вместе с ней (рис. 1).
Рис. 1.
Максимальное значение силы трения покоя определяется формулой
где μ— коэффициент трения, зависящий от свойств соприкасающихся поверхностен; N — сила нормального давления.
Когда абсолютная величина внешней силы превышает значение Fтр max, возникает относительное движение — проскальзывание. Сила трения скольжения обычно слабо зависит от скорости относительного движения, и при малых скоростях ее можно считать равной Fтр max.
Движению тела в жидкости и газе препятствуют силы жидкого трения. Главное отличие жидкого трения от сухого — отсутствие зоны застоя. В жидкости или газе не возникают силы трения покоя, и поэтому даже малая внешняя сила способна вызвать движение тела. Сила жидкого трения при малых скоростях пропорциональна скорости, а при больших — квадрату скорости движения.
Задача 1. При экстренной остановке поезда, двигающегося со скоростью υ = 70 км/ч. тормозной путь составил s = 100 м. Чему равен коэффициент трения между колесами поезда и рельсами? Каким станет тормозной путь, если откажут тормоза в одном из n = 10 вагонов? Массу локомотива принять равной массе вагона; силами сопротивления воздуха пренебречь.
При торможении ускорение а поезду сообщает сила трения Fтр:
где Μ — масса всего состава. Сила трения представляет собой равнодействующую всех сил трения, действующих на состав (рис. 2), и равна по модулю .
Рис. 2.
Следовательно,
и .
С другой стороны, . Подставляя это значение в выражение для μ, получаем
В том случае, когда не работают тормоза у одного из вагонов, суммарная сила трения, действующая на вагоны и локомотив, равна
где m — масса одного вагона. Масса всего состава равна Μ = (п + 1)∙m, так что . Ускорение поезда в этом случае равно
а тормозной путь равен
***
Важно понимать, что сила трения не всегда тормозит движение. Во многих случаях движение становится возможным именно благодаря ей.
Смогли бы вы разбежаться на скользком льду? Очевидно, нет; и лучшем случае вам удалось бы бежать на месте. Сила трения между подошвами и землей, препятствуя проскальзыванию, создает необходимое для разгона ускорение.
Задача 2. При каком коэффициенте трения человек сможет вбежать на горку высотой h = 10 м с углом наклона α = 0,1 рад за время t = 10 с без предварительного разгона? Считать, что мощность человека не ограничивает время движения, а сопротивление воздуха мало.
Сила трения, действующая на человека, препятствует проскальзыванию и поэтому направлена вверх (рис. 3).
Рис. 3.
На человека также действуют сила притяжения к Земле m∙g и сила реакции R. Величина последней силы определяется из условия равенства нулю суммы проекций всех сил на направление, перпендикулярное плоскости горки (в этом направлении нет ускорения):
Как видно, сила реакции , а значит и равная ей по модулю сила нормального давления N, меньше силы тяжести.
Напишем теперь второй закон Ньютона, спроектировав все силы на направление вдоль плоскости горки:
С другой стороны, ускорение связано со временем движения и пройденным путем кинематической формулой
Из последних двух уравнений для коэффициента трения получаем
***
Если человек не вбегает на горку, а сбегает с нее, то сила трения, препятствуя скольжению, может тормозить его движение. Именно благодаря силе трения человеку удается медленно спускаться с горки.
Задача 3. Какую минимальную скорость будет иметь человек, сбежавший с горки высотой h = 10 м с наклоном α = 0.1 рад при коэффициенте трения μ = 0,05?
Проектируя силы, действующие па человека, на направление плоскости горки (рис. 4), для модуля ускорения получаем
Рис. 4.
Конечная скорость человека
При человек может стоять на горке и, следовательно, может спускаться с нее как угодно медленно.
Разумеется, все сказанное относится не только к человеку, но и к автомашине. Сила трения между шинами и шоссе, препятствуя проскальзыванию, разгоняет автомобиль, когда колеса соединены с двигателем. Эта же сила, также препятствуя проскальзыванию, тормозит движение автомобиля, когда к колесам прижаты тормозные колодки.
***
Рассмотрим теперь роль силы трения при движении по окружности.
Задача 4. У края диска радиусом R лежит монета (рис. 5). Диск раскручивается так, что его угловая скорость линейно растет со временем: . В какой момент времени монета слетит с диска, если коэффициент трения между диском и монетой μ? Какой угол с направлением к центру диска образует сила трения в этот момент?
Рис. 5.
До тех пор пока монета лежит на диске, ее линейная скорость υ равна линейной скорости диска:
Как видно, эта скорость не постоянна, а линейно растет со временем. Следовательно, монета движется с ускорением, проекция которого на направление касательной к окружности равна . Кроме того, поскольку монета движется по окружности, у нес есть и центростремительное ускорение (то есть проекция ускорения на направление к центру окружности) . Таким образом, ускорение монеты равно по модулю (см. рис. 5)
Единственной силой, действующей на монету в плоскости диска, является сила трения Fтр. По второму закону Ньютона она и создает ускорение а:
и
Подставляя в последнюю формулу выражения для а и для максимального значения силы трения , получаем, что монета может лежать на плоскости до момента
При монета слетит сразу же, так как сила трения будет не в состоянии обеспечить столь большое ускорение монеты.
Направление силы трения совпадает с направлением ускорения, поэтому
***
Многие задачи на силы трения удобно решать, применяя закон сохранения энергии.
Задача 5. Тело, скользящее со скоростью υ по гладкой поверхности, влетает на шероховатую поверхность с коэффициентом трения μ (рис. 6). При какой минимальной длине тела l оно остановится так, что часть его еще будет находиться на гладкой поверхности?
Рис. 6.
Из закона сохранения энергии следует, что начальная кинетическая энергия тела равна работе, совершаемой против сил трения:
При нахождении работы необходимо учесть, что сила трения меняется по мере перемещения тела с гладкой поверхности на шероховатую. Если на шероховатой поверхности находится часть тела длиной x,
то есть сила трения пропорциональна пройденному пути. Поэтому при перемещении всего тела работа
Подставляя это выражение в уравнение, выражающее закон сохранения энергии, для минимальной длины тела получаем
***
В заключение рассмотрим довольно часто встречающееся явление — заклинивание: в некоторых случаях невозможно преодолеть силу трения, даже прикладывая очень большую внешнюю силу.
Задача 6. Стержень вытаскивают из трубы, имеющей диаметр, несколько больший диаметра стержня (рис. 7, а). В зазор между стержнем и трубой попадает песчинка, имеющая форму параллелепипеда (отношение ). Оцените, при каком значении коэффициента трения между песчинкой и поверхностями стержня и трубы стержень не удастся вытащить из трубы. Считать, что коэффициент трения между трубой и стержнем пренебрежимо мал.
а
б
Рис. 7.
При движении стержня между ним и песчинкой возникает сила трения Fтр. Эта сила, действуя на песчинку, создает момент, вращающий ее вокруг точки О (рис. 7, б). Если этот момент больше момента силы реакции R, вращающего песчинку в обратную сторону, вытащить стержень не удастся, так как песчинка будет вдавливаться в стержень. Другими словами, если
стержень заклинит.
Подставляя в это неравенство выражение для максимальной силы трения Fтр = μ∙N, и учитывая, что сила реакции равна по модулю силе нормального давления: R = N, получаем, что при стержень вытащить не удастся. В нашем случае , так что при μ > 0,1 силу трения не удастся преодолеть даже очень большой внешней силой.
Упражнения
1. На наклонной плоскости лежит тело массой m. Найдите модуль Fтр силы трения, действующей на тело, в зависимости от угла наклона α и постройте соответствующий график. Коэффициент трения между телом и плоскостью μ.
2. Человек идет по скользкому льду. Оцените, какого максимального размера L шаги он может делать, чтобы не упасть. Длина ноги человека l = 1м, коэффициент трения о лед μ = 0,05.
3. На листе бумаги лежит монета массой m. С каким максимальным ускорением можно тянуть лист бумаги, чтобы монета с него не соскользнула, если коэффициент трения монеты о бумагу μ? Как при этом направлена сила трения, действующая на монету?
4. Нажимая на педаль «газ», водитель увеличивает мощность, развиваемую двигателем автомобиля. При какой мощности начнется пробуксовка колес автомобиля, если коэффициент трения между шинами и дорогой μ = 0,2, масса автомобиля m = 1000 кг, скорость υ = 60 км/ч, КПД двигателя η = 40%?
5. Водитель автомобиля внезапно усидел перед собой стену, преграждающую дорогу. Что выгоднее ему делать: затормозить или, свернуть в сторону?
6. На наклонной плоскости лежит брусок. Как он будет двигаться, если ему сообщить горизонтальный импульс, параллельный ребру наклонной плоскости?
Ответы
1. При сила трения , при сила трения
2.
3. a = μ∙g, сила направлена в сторону, что и ускорение.
4.
5. Выгоднее затормозить.
6. Брусок будет соскальзывать вниз.
Силы, действующие в простом механизме блок
Автор: Шумейко Алёна Витальевна
Научный руководитель: Веташенко Олег Георгиевич
Рубрика: Физика
Опубликовано в Юный учёный №2 (32) февраль 2020 г.
Дата публикации: 04.02.2020 2020-02-04
Статья просмотрена: 3024 раза
Скачать электронную версию
Библиографическое описание:Шумейко, А. В. Силы, действующие в простом механизме блок / А. В. Шумейко, О. Г. Веташенко. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2020. — № 2 (32). — С. 38-42. — URL: https://moluch.ru/young/archive/32/1875/ (дата обращения: 07.01.2023).
В учебниках физики для 7 класса при изложении материала о подъёме груза простым механизмом блок авторы учебников рассматривают разное количество сил, действующих на блок или трос. Для выяснения, что за силы и на какие предметы они действуют в простом механизме блок при подъёме груза, и написана эта статья.
Ключевые слова: неподвижный блок, подвижный блок, сила упругости троса, сила трения.
В учебнике физики для 7 класса автора А. В. Пёрышкина на рис.177 нарисован подъём груза простым механизмом неподвижный блок и на рис.178 силы F 1 и F 2 действуют на блок в точках А и В , а в учебнике О. Ф. Кабардина на рис.22.3 нарисован неподвижный блок, с тросом и сила
То же самое происходит и в изложении материала о подвижном блоке: в учебнике А. В. Пёрышкина рис.179, на блок действуют две силы Р и F рис.180, а в учебнике О. Ф. Кабардина на том же самом подвижном блоке три силы: сила тяжести mg на грузе и две силы F натяжения троса рис.
Выяснение сил, действующих в простом механизме блок, начнём с неподвижного блока, изображенного на рис.1. Груз висит на одном из концов троса, далее трос огибает верхнюю полуокружность блока и за второй конец троса происходит подъём груза. На груз действует сила притяжения Земли F тяж г , которая направлена вертикально вниз. Под действием силы тяжести груза в тросу возникает сила упругости F упр т , направленная по тросу и одинаковая по всей длине троса рис.2.
Рис.1. Рис.2. Рис.3. Рис.4.
На рис.3 трос огибает верхнюю полуокружность блока и по всей длине этой полуокружности действуют силы тяжести: груза и троса, а также сила необходимая для подъёма груза. При сложении всех этих параллельных сил равнодействующая сила тяжести
На рис.5 для определения силы, необходимой для поднятия груза, уберём силу тяжести блока F тяж б и силу упругости блока F упр б , так как они не влияют на величину силы поднятия груза . Остались три силы: сила тяжести груза F тяж г , сила упругости троса F упр т и сила трения F
Рис. 5.Рис. 142Рис. 6Рис. 7
На рис.142 человек сидит на сидении, которое прикреплено к тросу, огибающему верхнюю часть неподвижного блока, за второй конец троса человек руками поднимает себя. На рис.6 нарисуем действующие силы подъёма человека. Земля притягивает человека, поэтому на сидение действует половина веса тела человека
Подведём итог по силам, действующим на неподвижном блоке:
- Сила необходимая для подъёма груза на неподвижном блоке равна сумме силы упругости троса и силе трения F п
- Величина силы упругости троса зависит от способа крепления поднимаемого груза. Если груз закреплён за один из концов троса (за одну ветвь троса) то сила упругости равна весу груза F упр = Р г , а если груз закреплён за оба конца троса (за две ветви троса) то сила упругости равна половине веса груза
F упр = Р г . Выигрыш в силе в 2 раза при подъёме груза половинной силой с помощью неподвижного блока даёт трос, а не неподвижный блок. - На рис.178 неподвижный блок нельзя рассматривать как равноплечий рычаг из-за того, что при изменении направления действия силы F 2
Рис. 178.Рис. 8.
Рассмотрим силы, действующие на подвижный блок рис.9. Груз висит на подвижном блоке, который своей нижней полуокружностью висит на тросу, один конец этого троса закреплён, а подъём подвижного блока с грузом происходит за второй конец троса. На рис.10 обозначим действующие силы на подвижный блок: Земля притягивает груз висящий на подвижном блоке и поэтому в центре подвижного блока действует сила веса груза Р г, а на концах троса силы упругости F упр 1 и F упр 2 , каждая из которых в 2 раза меньше веса груза из-за того, что вес груза распределился поровну между концами (ветвями) троса, как будто груз висит на двух отдельных тросах рис.11.
Рис. 9.Рис.10.Рис.11.Рис. 12.
При подъёме груза блок будет вращаться и создавать силу трения скольжения между подвижным блоком и тросом рис.12, из которого видно, что поднимая груз за один конец троса мы прикладываем силу упругости (которая в 2 раза меньше веса груза) и силу трения F п = F упр 2 + F тр . Выигрыш в силе в 2 раза даёт трос, а не подвижный блок и это можно проверить с помощью рис.181 из учебника А. В. Пёрышкина, на котором нарисован неподвижный блок, который не даёт выигрыша в силе и подвижный блок — дающий выигрыш в силе в 2 раза. Общий выигрыш в силе этой комбинации блоков при подъёме груза 2 раза.
Рис.181. Выигрыш в силе 2 разаРис.13 (изменённый рис.181). Выигрыш в силе 3 раза.
Если в этот рисунок добавить еще один неподвижный блок (не дающий выигрыш в силе) и закрепить конец троса за груз рис.13 (изменённый рис.181), то выигрыш в силе данной комбинации блоков при подъёме груза будет равен трем, потому что вес груза разделится на три части, так как висит на трёх частях (ветвях) троса. Отсюда следует, что доказательство в учебнике А. В. Пёрышкина о том, что неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, а подвижный блок даёт выигрыш в силе является ошибочным, так как выигрыш в силе при подъёме груза на простом механизме блок даёт сила упругости троса (верёвки, цепи), а модуль выигрыша равен количеству частей (ветвей) троса, на которых висит груз, так как вес груза делится на их количество.
Литература:
- Кабардин О. Ф. Физика. 7 класс: учеб. для общеобразоват. организаций /О. Ф. Кабардин, — 6-е изд. — М.: Просвещение, 2018, — 174 с.: ил. — ISBN 978–5–09–060739–1.
- Ландсберг Г. С.(ред). Элементарный учебник физики, том 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. М. Наука 1985 г.
- Пёрышкин А. В. Физика 7 кл.; учебник / А. В. Пёрышкин, — 9-е изд., пер. — М.: Дрофа, 2019, — 224 с.: ил. ISВN 978–5–358–09796–4.
Основные термины (генерируются автоматически): неподвижный блок, подъем груза, сила, вес груза, трос, конец троса, подвижной блок, подвижный блок, сила трения, сила упругости.
Ключевые слова
неподвижный блок, подвижный блок, сила упругости троса, сила трениянеподвижный блок, подвижный блок, сила упругости троса, сила трения
Похожие статьи
Современный взгляд на простой механизм «
блок», изучаемый по. ..Ключевые слова: блок, двойной блок, неподвижный блок, подвижный блок, полиспаст. Сначала ознакомимся и сравним как получают
На рис. 4 груз закреплён на одном конце троса и если поднимать груз за другой конец троса, то для подъёма этого груза потребуется сила…
Переименование и исключение
силы упругости в учебниках…Ключевые слова: сила упругости, сила натяжения, сила нормальной реакции, половинная сила, неподвижный блок, подвижный блок.
Внимательно смотрим на рис. 179 и видим, что груз висит на оси подвижного блока и вес груза действует на колесо блока деформируя его…
Ошибки в учебниках физики для 7 класса при изучении механизма…
Ключевые слова: блок, рычаг, подвижный блок, ось вращения, сила упругости троса. Рисунки физических моделей подвижного блока из 6
Вывод: В учебниках, где выигрыш в силе в 2 раза подвижным блоком при подъёме груза доказывается с помощью рычага второго рода…
«Вечный двигатель» в учебниках физики для 7 класса
В подвижном блоке при подъёме груза существует сила упругости колеса блока и сила упругости подвеса, на котором висит подвижный блок с грузом и если анализировать работу подвижного блока с учётом этих сил упругости, то о представлении подвижного блока как. ..
Демонстрация
веса тела и состояния его невесомости с помощью…подъёме груза [1, с.182]. Опыт № 2 начнём с крепления динамометров на концы троса, на который повесим подвижный блок с грузом весом 102 г, что соответствует силе тяжести 1 Н. Один из концов троса закрепим на подвесе…
Конспект урока по физике для 7 класса по теме «
Сила трения»Вид урока: комбинированный урок с использованием игровых и ИКТ технологий. Тип урока: систематизации и обобщения знаний и умений. Технология: личностно-ориентированная, информационно-коммуникативная, исследовательская деятельность.
«Наглядные» задачи в процессе обучения физике
Найти работу равнодействующей всех сил, действующих на брусок с грузом при перемещении бруска на 20 см. Задача: На рисунке 2 изображена установка для исследования
Зависимость упругости р насыщающих паров воды от абсолютной температуры Т. Т, К.
Равновесие: определение, виды, примеры | Статья в журнале…
Равновесие — это комплекс сил, которые действуя на одну систему, компенсируют друг друга и система не получает ускорение.
При небольших смещениях тела из первоначального положения равнодействующая приложенных к телу сил остается равной нулю.
Летательные аппараты нетрадиционных схем | Статья в журнале…
В результате уменьшается подъемная сила всего самолета, причем потери в подъемной силе особенно велики на режимах взлета и посадки.
В этом случае переднее горизонтальное оперение (ПГО), состоящее обычно из неподвижных (стабилизаторы) и подвижных (рули…
- Как издать спецвыпуск?
- Правила оформления статей
- Оплата и скидки
Похожие статьи
Современный взгляд на простой механизм «
блок», изучаемый по. ..Ключевые слова: блок, двойной блок, неподвижный блок, подвижный блок, полиспаст. Сначала ознакомимся и сравним как получают
На рис. 4 груз закреплён на одном конце троса и если поднимать груз за другой конец троса, то для подъёма этого груза потребуется сила…
Переименование и исключение
силы упругости в учебниках…Ключевые слова: сила упругости, сила натяжения, сила нормальной реакции, половинная сила, неподвижный блок, подвижный блок.
Внимательно смотрим на рис. 179 и видим, что груз висит на оси подвижного блока и вес груза действует на колесо блока деформируя его…
Ошибки в учебниках физики для 7 класса при изучении механизма…
Ключевые слова: блок, рычаг, подвижный блок, ось вращения, сила упругости троса. Рисунки физических моделей подвижного блока из 6
Вывод: В учебниках, где выигрыш в силе в 2 раза подвижным блоком при подъёме груза доказывается с помощью рычага второго рода…
«Вечный двигатель» в учебниках физики для 7 класса
В подвижном блоке при подъёме груза существует сила упругости колеса блока и сила упругости подвеса, на котором висит подвижный блок с грузом и если анализировать работу подвижного блока с учётом этих сил упругости, то о представлении подвижного блока как. ..
Демонстрация
веса тела и состояния его невесомости с помощью…подъёме груза [1, с.182]. Опыт № 2 начнём с крепления динамометров на концы троса, на который повесим подвижный блок с грузом весом 102 г, что соответствует силе тяжести 1 Н. Один из концов троса закрепим на подвесе…
Конспект урока по физике для 7 класса по теме «
Сила трения»Вид урока: комбинированный урок с использованием игровых и ИКТ технологий. Тип урока: систематизации и обобщения знаний и умений. Технология: личностно-ориентированная, информационно-коммуникативная, исследовательская деятельность.
«Наглядные» задачи в процессе обучения физике
Найти работу равнодействующей всех сил, действующих на брусок с грузом при перемещении бруска на 20 см. Задача: На рисунке 2 изображена установка для исследования
Зависимость упругости р насыщающих паров воды от абсолютной температуры Т. Т, К.
Равновесие: определение, виды, примеры | Статья в журнале…
Равновесие — это комплекс сил, которые действуя на одну систему, компенсируют друг друга и система не получает ускорение.
При небольших смещениях тела из первоначального положения равнодействующая приложенных к телу сил остается равной нулю.
Летательные аппараты нетрадиционных схем | Статья в журнале…
В результате уменьшается подъемная сила всего самолета, причем потери в подъемной силе особенно велики на режимах взлета и посадки.
В этом случае переднее горизонтальное оперение (ПГО), состоящее обычно из неподвижных (стабилизаторы) и подвижных (рули.. .
Трение качения: определение, коэффициент, формула (с примерами)
Трение является частью повседневной жизни. В то время как в идеализированных физических задачах вы часто игнорируете такие вещи, как сопротивление воздуха и сила трения, если вы хотите точно рассчитать движение объектов по поверхности, вы должны учитывать взаимодействия в точке контакта между объектом и поверхностью.
Обычно это означает работу с трением скольжения, трением покоя или трением качения, в зависимости от конкретной ситуации. Хотя катящийся объект, такой как мяч или колесо, явно испытывает меньшую силу трения, чем объект, который вы должны скользить, вам все равно нужно научиться рассчитывать сопротивление качению, чтобы описать движение таких объектов, как автомобильные шины по асфальту.
Определение трения качения
Трение качения — это тип кинетического трения, также известный как сопротивление качению , который относится к движению качения (в отличие от движения скольжения — другого типа кинетического трения) и противодействует движение качения по существу так же, как и другие формы силы трения.
Вообще говоря, качение не вызывает такого большого сопротивления, как скольжение, поэтому коэффициент трения качения на поверхности обычно меньше, чем коэффициент трения при скольжении или статике на той же поверхности.
Процесс качения (или чистого качения, т. е. без проскальзывания) сильно отличается от скольжения, поскольку качение включает в себя дополнительное трение по мере того, как каждая новая точка объекта соприкасается с поверхностью. В результате этого в каждый данный момент возникает новая точка соприкосновения, и ситуация мгновенно становится похожей на трение покоя.
Помимо шероховатости поверхности существует множество других факторов, которые также влияют на трение качения; например, величина деформации объекта и поверхности для качения при соприкосновении влияет на величину силы. Например, легковые или грузовые шины испытывают большее сопротивление качению, когда они накачаны до более низкого давления. Наряду с прямыми силами, воздействующими на шину, часть потерь энергии происходит из-за тепла, называемого 9. 0011 гистерезисные потери .
Уравнение трения качения
Уравнение трения качения в основном такое же, как уравнения трения скольжения и статического трения, за исключением того, что вместо аналогичного коэффициента для других типов трения используется коэффициент трения качения.
Использование F k,r для силы трения качения (т.е. кинетической, качения), F n для нормальной силы и μ k,r для коэффициента трения качения, уравнение:
F_{k,r} = µ_{k,r}F_n
F k,r — ньютоны. Когда вы решаете проблемы, связанные с телом качения, вам нужно будет найти конкретный коэффициент трения качения для ваших конкретных материалов. Engineering Toolbox, как правило, является фантастическим ресурсом для такого рода вещей (см. Ресурсы).
Как всегда нормальная сила ( F n ) имеет такую же величину веса (т. е. мг , где m – масса и г = 9,81 м/с 2 ) объект на горизонтальной поверхности (при условии, что никакие другие силы не действуют в этом направлении), и он перпендикулярен поверхности в точке контакта. Если поверхность наклонена под углом θ , величина нормальной силы определяется выражением мг cos ( θ ).
Расчеты с кинетическим трением
Расчет трения качения в большинстве случаев является довольно простым процессом. Представьте себе автомобиль массой m = 1500 кг, едущий по асфальту и имеющий μ k,r = 0,02. Каково сопротивление качению в этом случае?
Используя формулу, рядом F n = мг (на горизонтальной поверхности):
\begin{aligned} F_{k,r} &= μ_{k,r}F_n \\ &= μ_{k,r} мг \\ &= 0,02 × 1500 \;\text{кг} × 92 \\ &= 294 \;\text{N} \end{aligned}
Вы можете видеть, что сила трения качения в этом случае кажется существенной, однако, учитывая массу автомобиля и используя второй закон Ньютона, это составляет только замедление 0,196 м/с 2 . I
Если та же машина ехала по дороге с уклоном вверх в 10 градусов, вам нужно было бы использовать результат изменится:
\begin{aligned} F_{k,r} &= µ_{k,r}F_n \\ &= µ_{k,r} мг \cos(\theta)\\ &= 0,02 × 1500 \;\text{кг} × 92 × \cos (10°)\\ &= 289,5 \;\text{N} \end{aligned}
Поскольку нормальная сила уменьшается из-за наклона, сила трения уменьшается во столько же раз.
Вы также можете рассчитать коэффициент трения качения, если знаете силу трения качения и величину нормальной силы, используя следующую перестроенную формулу:
μ_{k,r} = \frac{F_{k ,r}}{F_n}
Представьте, что велосипедная шина катится по горизонтальной бетонной поверхности с F n = 762 Н и F k,r = 1,52 Н, коэффициент трения качения:
\begin{aligned} μ_{k,r} &= \frac{F_{ k,r}}{F_n} \\ &=\frac{1,52 \;\text{N}}{762 \;\text{N}} \\ &= 0,002 \end{aligned}
Сила трения — НАУКА ВОСЬМОГО КЛАССА
Такие силы, как гравитация и трение, могут влиять на скорость и направление движения объекта.
Сила
ТренияТрение — это сила, возникающая, когда один объект трется о другой объект, вызывая сопротивление движению.
Сила трения сопротивляется движению.
Факторы, определяющие силу трения
: (1) типы взаимодействующих поверхностей.
(2) величина усилия, прижимающего поверхности друг к другу.
трение — это сила, которая препятствует скольжению между двумя соприкасающимися поверхностями. Он может замедлить или даже остановить движение объекта.
Интерактивное руководство:
- Что происходит с частицами, когда две поверхности трутся друг о друга?
- Что происходит с температурой, когда две поверхности трутся друг о друга?
Сила
трения всегда замедляет или останавливает движение объекта в противоположном направлении.Обратите внимание, что сила трения работает в направлении, противоположном движению объекта.
Например, трение замедляет или останавливает движение движущихся частей машин. |
Другим примером может служить спортивная обувь с канавками протектора для увеличения трения, имеющая лучшее сцепление при начале или остановке движения, чем обувь с гладкой подошвой. |
|
Чем ровнее две поверхности, тем меньше трение между ними; следовательно, движущийся объект не будет замедляться так быстро. |
Трение между поверхностями может быть уменьшено, чтобы объекты могли двигаться легче, путем сглаживания поверхностей, использования колес или роликов между поверхностями или смазывания/смазывания поверхностей. |
Если трение можно было бы удалить , объекты продолжали бы двигаться во веки веков! |
Типы
ТренияКинетическое трение относится к сопротивлению, создаваемому двумя объектами, скользящими друг относительно друга, когда объект(ы) находится в движении. Это также можно назвать трением скольжения.
S статическое трение — это сила, которая сопротивляется силе, приложенной к объекту, и объект остается в покое до тех пор, пока не будет преодолена сила трения покоя. Кинетическое трение отличается тем, что объект движется, несмотря на то, что сила трения сопротивляется его движению. Статическое трение: объект не может преодолеть трение и не движется.
Кинетическое трение возникает, когда приложенная сила достаточно велика, чтобы преодолеть статическое трение.
|
|
Чем больше сила, прижимающая две поверхности друг к другу, тем сильнее трение препятствует перемещению поверхностей.