Πώς βρίσκετε δύναμη όταν δίνεται σταθερή ταχύτητα και τριβή;
Κατανόηση των εννοιών
* σταθερή ταχύτητα: Αυτό σημαίνει ότι το αντικείμενο δεν επιταχύνεται. Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα μας λέει ότι ένα αντικείμενο σε ηρεμία παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας και ένα αντικείμενο σε κίνηση παραμένει σε κίνηση με την ίδια ταχύτητα και προς την ίδια κατεύθυνση *εκτός εάν ενεργεί από μια μη ισορροπημένη δύναμη *.
* τριβή: Η τριβή είναι μια δύναμη που αντιτίθεται στην κίνηση μεταξύ των επιφανειών σε επαφή. Υπολογίζεται χρησιμοποιώντας:
* δύναμη τριβής (FF) =συντελεστής τριβής (μ) * Κανονική δύναμη (FN)
Βήματα για να βρείτε τη δύναμη
1. Προσδιορίστε την κατεύθυνση της κίνησης: Προσδιορίστε την κατεύθυνση στην οποία το αντικείμενο κινείται σε σταθερή ταχύτητα.
2. Προσδιορίστε την κανονική δύναμη (FN): Η κανονική δύναμη είναι η δύναμη που ασκείται από μια επιφάνεια κάθετη στο αντικείμενο που έρχεται σε επαφή με αυτό. Συχνά, αυτό είναι ίσο με το βάρος του αντικειμένου (FG =μάζα * επιτάχυνση λόγω βαρύτητας) εάν η επιφάνεια είναι οριζόντια.
3. Υπολογίστε τη δύναμη τριβής (FF): Πολλαπλασιάστε τον συντελεστή τριβής (μ) με την κανονική δύναμη (FN).
4. Ισορροπία των δυνάμεων: Δεδομένου ότι το αντικείμενο κινείται με σταθερή ταχύτητα, οι δυνάμεις που ενεργούν σε αυτό πρέπει να είναι ισορροπημένες. Αυτό σημαίνει ότι η δύναμη που εφαρμόζεται (FA) για τη διατήρηση του αντικειμένου μετακίνηση πρέπει να είναι ίση και αντίθετη με τη δύναμη τριβής (FF):
* fa =ff
Παράδειγμα
Ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα κουτί που ολισθαίνει σε ένα οριζόντιο πάτωμα με σταθερή ταχύτητα 2 m/s. Το κιβώτιο έχει μάζα 10 kg και ο συντελεστής κινητικής τριβής μεταξύ του κιβωτίου και του δαπέδου είναι 0,2.
1. κατεύθυνση κίνησης: Το κουτί κινείται οριζόντια.
2. Κανονική δύναμη: Η κανονική δύναμη ισούται με το βάρος του κιβωτίου:fn =mg =10 kg * 9,8 m/s² =98 n
3. Δύναμη τριβής: Ff =μ * fn =0.2 * 98 n =19.6 n
4. Εφαρμοσμένη δύναμη: Δεδομένου ότι η ταχύτητα είναι σταθερή, η εφαρμοζόμενη δύναμη πρέπει να ισούται με τη δύναμη τριβής:FA =19,6 n
Επομένως, πρέπει να εφαρμόσετε μια δύναμη 19,6 n για να διατηρήσετε το κουτί κινούμενο με σταθερή ταχύτητα.
Βασικά σημεία
* Αυτή η μέθοδος υποθέτει ότι η επιφάνεια είναι οριζόντια και η μόνη δράση τριβής είναι η κινητική τριβή.
* Εάν η επιφάνεια είναι κεκλιμένη, θα πρέπει να εξετάσετε το συστατικό της βαρύτητας που ενεργεί παράλληλα με την επιφάνεια.
* Σε καταστάσεις που περιλαμβάνουν στατική τριβή, θα πρέπει να συγκρίνετε την εφαρμοζόμενη δύναμη στη μέγιστη στατική δύναμη τριβής πριν ξεκινήσει η κίνηση.
