Εάν μια δύναμη 1-N επιταχύνει τη μάζα 1 kg σε 1 μέτρο ανά δευτερόλεπτο τετραγωνικό σε περιβάλλον μηδενικής βαρύτητας και μηδενικής τριβής πώς υπολογίζετε την κίνηση της την παρουσία τριβής βαρύτητας;

Δείτε πώς μπορείτε να υπολογίσετε την κίνηση μίας μάζας 1 κιλών παρουσία βαρύτητας και τριβής, ξεκινώντας από τις αρχικές συνθήκες μιας δύναμης 1-N που προκαλεί επιτάχυνση 1 m/s2 σε περιβάλλον μηδενικής βαρύτητας, χωρίς τριβή:

Κατανόηση των δυνάμεων

* βαρύτητα: Η δύναμη της βαρύτητας θα ενεργήσει στη μάζα, τραβώντας την προς τα κάτω. Η επιτάχυνση που οφείλεται στη βαρύτητα (G) είναι περίπου 9,8 m/s2.

* τριβή: Η τριβή αντιτίθεται στην κίνηση. Μπορεί να είναι στατική (εμποδίζοντας την κίνηση από την έναρξη) ή κινητική (αντιστάθμιση της κίνησης ενώ συμβαίνει). Θα πρέπει να γνωρίζουμε τον τύπο και τον συντελεστή τριβής.

Υπολογισμός κίνησης

1. Διάγραμμα σώματος: Ξεκινήστε σχεδιάζοντας ένα δωρεάν διάγραμμα σώματος. Αυτό θα δείξει όλες τις δυνάμεις που δρουν στη μάζα.

2. καθαρή δύναμη: Προσδιορίστε την καθαρή δύναμη που ενεργεί στη μάζα. Αυτό είναι το άθροισμα του φορέα όλων των δυνάμεων.

3. Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα: Εφαρμόστε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα (F =MA) για να βρείτε την επιτάχυνση:

* a =f_net / m

4. Κινηματική: Χρησιμοποιήστε κινηματικές εξισώσεις για να περιγράψετε την κίνηση με βάση την επιτάχυνση:

* Για συνεχή επιτάχυνση:

* V =U + στο (τελική ταχύτητα, αρχική ταχύτητα, επιτάχυνση, χρόνος)

* S =UT + (1/2) AT2 (μετατόπιση, αρχική ταχύτητα, επιτάχυνση, χρόνος)

* V² =U² + 2AS (τελική ταχύτητα, αρχική ταχύτητα, επιτάχυνση, μετατόπιση)

Παράδειγμα:ολισθαίνοντας σε μια οριζόντια επιφάνεια

Ας υποθέσουμε ότι η μάζα 1 κιλών ολισθαίνει οριζόντια σε μια επιφάνεια με συντελεστή κινητικής τριβής (μ_k) 0,2.

* Δυνάμεις:

* Εφαρμοσμένη δύναμη (F_Applied) =1 N (οριζόντια, προς την κατεύθυνση της κίνησης)

* Βαρύτητα (F_Gravity) =mg =(1 kg) (9,8 m/s2) =9,8 n (προς τα κάτω)

* Κανονική δύναμη (F_Normal) =9,8 N (ανοδική, ίση και αντίθετη με τη βαρύτητα)

* Τριβή (f_friction) =μ_k * f_normal =0.2 * 9.8 n =1.96 n (απέναντι από την κατεύθυνση της κίνησης)

* καθαρή δύναμη:

* F_net =f_applied - f_friction =1 n - 1,96 n =-0,96 n

* Η καθαρή δύναμη είναι αρνητική, που σημαίνει ότι ενεργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση της εφαρμοσμένης δύναμης.

* Επιτάχυνση:

* a =f_net / m =-0.96 n / 1 kg =-0.96 m / s2 (αρνητικό δείχνει επιβράδυνση)

* κινηματική:

* Μπορείτε τώρα να χρησιμοποιήσετε τις κινηματικές εξισώσεις για να βρείτε την ταχύτητα και την μετατόπιση ανά πάσα στιγμή, γνωρίζοντας την αρχική ταχύτητα και επιτάχυνση.

Βασικά σημεία

* τριβή: Ο τύπος και ο συντελεστής τριβής είναι ζωτικής σημασίας για τον υπολογισμό του αντίκτυπου του στην κίνηση.

* κατεύθυνση: Δώστε ιδιαίτερη προσοχή στην κατεύθυνση των δυνάμεων και της επιτάχυνσης.

* παραδοχές: Αυτό το παράδειγμα προϋποθέτει συνεχή τριβή. Σε σενάρια πραγματικού κόσμου, η τριβή μπορεί να ποικίλει.

* σύνθετα συστήματα: Για πιο σύνθετα συστήματα (π.χ. κεκλιμένα επίπεδα), θα πρέπει να εξετάσετε τη γωνία της επιφάνειας και να καταρρίψετε τις δυνάμεις σε εξαρτήματα.

Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε ένα πιο συγκεκριμένο παράδειγμα ή θα θέλατε να εξερευνήσετε ένα διαφορετικό σενάριο!