ЯК знайти силу тертя ковзання :: сила тертя ковзання формула

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

Інструкція

Випадок 1. Формула для сили тертя ковзання: Fтр = Мn, де м - коефіцієнт тертя ковзання, N - сила реакції опори, Н. Для тіла, 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 відносно одного, знайдіть силу тертя.

Випадок 2. Розгляньте тіло, ковзне по горизонтальній поверхні і рухається равноускоренно. На нього діють чотири сили: сила, що приводить тіло в рух, сила тяжіння, сила реакції опори, сила тертя ковзання. Так як поверхня горизонтальна, сила реакції опори і сила тяжіння спрямовані вздовж однієї прямої і врівноважують один одного. Переміщення 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.

Приклад завдання 1: на брусок масою 5 кг, що лежить на поверхні, впливають силою 10 Н. В результаті брусок рухається равноускоренно і проходить 10 метрів за 10 секунд. Знайдіть силу тертя ковзання.

Рівняння для руху бруска: Fдв - Fтр = ma. Шлях тіла для рівноприскореного 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.

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

Приклад завдання 2: бруска 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 бруска впливають сила руху і сила тертя. В результаті цього впливу тіло зупиняється, тобто приходить рівновагу. Рівняння руху бруска: Fтр = Fдв. Або: N * м = ma. Брусок ковзає равноускоренно. Розрахуйте його прискорення подібно завданню 1: a = 2S / t ^ 2. Підставте значення величин з умови: а = 2 * 10/5 ^ 2 = 0,8 м / с2. Тепер знайдіть силу тертя: Fтр = ma = 0,8 * 1 = 0,8 Н.

Випадок 4. На тіло, мимовільно ковзне по похилій площині, діють три сили: сила тяжіння (G), сила реакції опори (N) і сила тертя (Fтр). Сила тяжіння може бути записана у 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 у векторному вигляді.

Склавши за правилом паралелограма сили N і mg, ви отримаєте результуючу силу F '. З малюнка можна зробити висновки: N = mg * cos? - F '= mg * sin ?. Де? - Кут нахилу площини. Силу тертя можна записати формулою: Fтр = м * N = м * mg * cos ?. Рівняння для руху набуває вигляду: F'-Fтр = ma. Або: Fтр = mg * sin? -ma.

Випадок 5. Якщо ж до тіла прикладена додаткова сила F, спрямована уздовж похилій площині, 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 рухові.

Приклад завдання 3: брусок масою 1 кг зісковзнув з вершини похилій площині 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, прикладена уздовж кута нахилу у напрямку руху.

Знайдіть прискорення тіла аналогічно прикладам 1 і 2: а = 2 * 10/5 ^ 2 = 0,8 м / с2. Обчисліть силу тертя в першому випадку: Fтр = 1 * 9,8 * sin (45о) -1 * 0,8 = 7,53 Н. Визначте силу тертя в другому випадку: Fтр = 1 * 9,8 * sin (45о) + 2-1 * 0,8 = 9,53 Н.

Випадок 6. Тіло рухається по похилій поверхні рівномірно. Значить, за другим законом Ньютона система знаходиться в рівновазі. Якщо ковзання мимовільне, рух тіла підпорядковується рівнянню: mg * sin? = Fтр.

Якщо ж до тіла прикладена додаткова сила (F), що перешкоджає рівноприскореного переміщенню, вираз для руху має вигляд: mg * sin? -Fтр-F = 0. Звідси знайдіть силу тертя: Fтр = mg * sin? -F.