Як знайти силу тертя ковзання

Як знайти силу тертя ковзання

У шкільних завданнях з фізики на визначення сили тертя ковзання в основному розглядається прямолінійний рівномірний або прямолінійний рівноускорений рух тіла. Подивіться, як можна знайти силу тертя в різних випадках залежності від умов завдання. Щоб правильно оцінити вплив сил і скласти рівняння руху, завжди малюйте креслення.

Інструкція

1. Випадок 1. Формула для сили тертя ковзання: Fтр = мN, де м - коефіцієнт тертя ковзання, N - сила реакції опори, Н. Для тіла, що ковзає по горизонтальній площині, N = G = mg, де G - вага тіла, Н; m - маса тіла, кг; g - прискорення вільного падіння, м/с2. Значення безрозмірного коефіцієнта м для даної пари матеріалів дані в довідковій літературі. Знаючи масу тіла і пару матеріалів. ковзають один щодо одного, знайдіть силу тертя.

2. Випадок 2. Розгляньте тіло, що ковзає горизонтальною поверхнею і рухається рівноукоренено. На нього діють чотири сили: сила, що приводить тіло в рух, сила тяжкості, сила реакції опори, сила тертя ковзання. Так як поверхня горизонтальна, сила реакції опори і сила тяжкості спрямовані вздовж однієї прямої і врівноважують один одного. Пересування описує рівняння: Fдв - Fтр = ma; де Fдв - модуль сили, що приводить тіло в рух, Н; Fтр - модуль сили тертя, Н; m - маса тіла, кг; a - прискорення, м/с2. Знаючи значення маси, прискорення тіла і сили, що впливає на нього, знайдіть силу тертя. Якщо ці значення не задані прямо, подивіться, чи є в умові дані, з яких можна знайти ці величини.

3. Приклад завдання 1: на брусок масою 5 кг, що лежить на поверхні, впливають силою 10 Н. В результаті брусок рухається рівноускоренно і проходить 10 метрів за 10 секунд. Знайдіть силу тертя ковзання. Рівняння для руху бруська:Fдв - Fтр = ma. Шлях тіла для рівноускореного руху задається рівністю: S = 1/2at^2. Звідси ви можете визначити прискорення: a = 2S/t^2. Підставте дані умови: а = 2 * 10/10 ^ 2 = 0,2 м/с2. Тепер знайдіть рівнодіючу двох сил: ma = 5 * 0,2 = 1 Н. Обчисліть силу тертя: Fтр = 10-1 = 9 Н.

4. Випадок 3. Якщо тіло на горизонтальній поверхні знаходиться в стані спокою, або рухається рівномірно, за другим законом Ньютона сили знаходяться в рівновазі: Fтр = Fдв.

5. Приклад завдання 2: бруску масою 1 кг, що знаходиться на рівній поверхні, повідомили імпульс, в результаті якого він проїхав 10 метрів за 5 секунд і зупинилося. Визначте силу тертя ковзання. Як і в першому прикладі, на ковзання бруська впливають сила руху і сила тертя. У результаті цього впливу тіло зупиняється, тобто приходить рівновага. Рівняння руху брухту: Fтр = Fдв. Або: N * м = ma. Брусок ковзає рівноукоренно. Розрахуйте його прискорення подібно до завдання 1: a = 2S/t^2. Будь ласка, вставте значення з умов: а = 2 * 10/5 ^ 2 = 0,8 м/с2. Тепер знайдіть силу тертя: Fтр = ma = 0,8 * 1 = 0,8 Н.

6. Випадок 4. На тіло, яке мимоволі ковзає по похилій площині, діють три сили: сила тяжкості (G), сила реакції опори (N) і сила тертя (Fтр). Сила тяжкості може бути записана в такому вигляді: G = mg, Н, де m - маса тіла, кг; g - прискорення вільного падіння, м/с2. Оскільки ці сили спрямовані не вздовж однієї прямої, запишіть рівняння руху в векторному вигляді.

7. Склавши за правилом паралелограма сили N і mg, ви отримаєте результуючу силу F ". З малюнка можна зробити висновки: N = mg*cosα; F’ = mg*sinα. Де - кут нахилу площини. Силу тертя можна записати формулою: Fтр = м * N = м * mg * cos^. Рівняння для руху приймає вигляд: F '-Fтр = ma. Або: Fтр = mg * sin^-ma.


8. Випадок 5. Якщо ж до тіла додано додаткову силу F, спрямовану вздовж похилої площини, то сила тертя буде виражатися: Fтр = mg * sin^ + F-ma, якщо напрямок руху і сили F збігаються. Або: Fтр = mg * sin^-F-ma, якщо сила F протидіє руху.

9. Приклад завдання 3: брусок масою 1 кг зісковзнув з вершини похилої площини за 5 секунд, пройшовши шлях 10 метрів. Визначте силу тертя, якщо кут нахилу площини 45о. Розгляньте також випадок, коли на брусок впливала додаткова сила 2 Н, додана вздовж кута нахилу за напрямком руху. Знайдіть прискорення тіла аналогічно прикладам 1 і 2: а = 2 * 10/5 ^ 2 = 0,8 м/с2. Обчисліть силу тертя у першому випадку: Fтр = 1 * 9,8 * sin (45o) -1 * 0,8 = 7,53 Н. Визначте силу тертя у другому випадку: Fтр = 1 * 9,8 * sin (45o) + 2-1 * 0,8 = 9,53 Н.

10. Випадок 6. Тіло рухається похилою поверхнею рівномірно. Значить, за другим законом Ньютона система знаходиться в рівновазі. Якщо ковзання мимовільне, рух тіла підпорядковується рівнянню: mg * sin^ = Fтр. Якщо ж до тіла додано додаткову силу (F), що перешкоджає рівноускореному переміщенню, вираз для руху має вигляд: mg * sin^-Fтр-F = 0. Звідси знайдіть силу тертя: Fтр = mg * sin^-F.