Ποια δύναμη θα έπρεπε να τραβήξει ένα ξύλινο μπλοκ 10,0 kg με σταθερή ταχύτητα στον Δία;

Εδώ είναι πώς να σπάσετε το πρόβλημα και να βρείτε την απαιτούμενη δύναμη:

Κατανόηση των εννοιών

* σταθερή ταχύτητα: Αυτό σημαίνει ότι το μπλοκ δεν επιταχύνεται. Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο της κίνησης του Νεύτωνα, αυτό σημαίνει ότι η καθαρή δύναμη που ενεργεί στο μπλοκ είναι μηδέν.

* τριβή: Όταν ένα αντικείμενο μετακινείται σε μια επιφάνεια, υπάρχει μια δύναμη που ονομάζεται τριβή που αντιτίθεται στην κίνηση. Για να μετακινήσουμε το μπλοκ με σταθερή ταχύτητα, πρέπει να εφαρμόσουμε μια δύναμη ίση και απέναντι από τη δύναμη τριβής.

* βαρύτητα στον Δία: Ο Δίας έχει πολύ ισχυρότερη βαρυτική έλξη από τη Γη, αλλά αυτό δεν επηρεάζει άμεσα τη δύναμη που απαιτείται για να τραβήξει το μπλοκ * οριζόντια * σε σταθερή ταχύτητα. Η βαρύτητα ενεργεί κατακόρυφα και ανησυχούμε για την οριζόντια κίνηση.

Το πρόβλημα

Το πρόβλημα δεν μας δίνει τον συντελεστή τριβής μεταξύ του μπλοκ και της επιφάνειας στον Δία. Πρόκειται για κρίσιμες πληροφορίες για τον υπολογισμό της απαιτούμενης δύναμης.

Εδώ είναι γιατί:

1. Δύναμη τριβής: Η δύναμη τριβής (FF) υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

* Ff =μ * n

* Πού:

* μ (mu) είναι ο συντελεστής τριβής (μια τιμή που εξαρτάται από τις επιφάνειες που εμπλέκονται)

* N είναι η κανονική δύναμη, η οποία είναι ίση με το βάρος του μπλοκ στον Δία (mg).

2. Απαιτείται δύναμη: Για να τραβήξει το μπλοκ με σταθερή ταχύτητα, η εφαρμοζόμενη δύναμη (F) πρέπει να ισούται με τη δύναμη τριβής:

* F =FF

Πώς να λύσετε (εάν έχετε τον συντελεστή τριβής):

1. Υπολογίστε το βάρος του μπλοκ στον Δία:

* Βάρος (w) =μάζα (m) * επιτάχυνση λόγω βαρύτητας στον Δία (GJ)

* W =10 kg * 24,79 m/s² (κατά προσέγγιση τιμή της βαρύτητας του Δία)

* W =247,9 n

2. Υπολογίστε τη δύναμη τριβής:

* Ff =μ * n =μ * w (δεδομένου ότι n =w σε αυτή την περίπτωση)

* Θα χρειαστείτε τον συντελεστή τριβής (μ) για να λάβετε μια αριθμητική απάντηση.

3. Η δύναμη που απαιτείται για να τραβήξει το μπλοκ:

* F =FF (η δύναμη που υπολογίζετε στο βήμα 2)

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι ο συντελεστής τριβής μεταξύ του ξύλου και της επιφάνειας στον Δία είναι 0,3.

1. βάρος: 247.9 n (υπολογιζόμενος παραπάνω)

2. Δύναμη τριβής: FF =0,3 * 247,9 N =74,37 N

3. Απαιτείται δύναμη: F =74.37 n

Συμπέρασμα

Χωρίς να γνωρίζουμε τον συντελεστή τριβής, δεν μπορούμε να καθορίσουμε την ακριβή δύναμη που απαιτείται για να τραβήξουμε το μπλοκ σε μια σταθερή ταχύτητα στον Δία.