مثال على أسئلة قوة الاحتكاك

6 أمثلة على أسئلة حول قوة الاحتكاك

1. كتلة مقدارها 1 كجم موضوعة في حالة سكون على سطح مستوٍ خشن. معامل الاحتكاك السكوني 0,4 وتسارع الجاذبية الأرضية 10 م/ث².²حدد (أ) مقدار قوة الاحتكاك السكوني (ب) الحد الأدنى لقوة الشد F حتى يبدأ الجسم في الحركة!
مناقشة
معروف :
سأل :
(أ) مقدار قوة الاحتكاك الساكن (ب) مقدار الحد الأدنى لقوة الشد (F)
جواب :
(A) مقدار قوة الاحتكاك الساكن (f_s)
(B) الحد الأدنى لقوة الشد (F)
إذا سُحِبَ جسمٌ بقوة F وهو لا يزال ساكنًا، فإن الاحتكاك السكوني يؤثر عليه. أما إذا سُحِبَ جسمٌ بقوة F وهو متحركٌ بالفعل، فإن الاحتكاك الحركي يؤثر عليه. يُعيق الاحتكاك السكوني حركة الجسم، وكما هو موضح في الصورة، يكون اتجاهه معاكسًا لاتجاه قوة الشد (F). عندما تتساوى قوة الشد (F) مع قوة الاحتكاك السكوني، يتحرك الجسم (ويبقى ساكنًا). يبدأ الجسم بالحركة عندما تتجاوز قوة الشد قوة الاحتكاك السكوني.
لذا فإن الحد الأدنى لقوة الشد (F) اللازمة لبدء حركة الكتلة هو 4 نيوتن.

2. كتلة مقدارها 1 كجم موضوعة على سطح مستوٍ خشن، تُسحب بقوة F بحيث تتحرك الكتلة في خط مستقيم بسرعة ثابتة. إذا كان معامل الاحتكاك الحركي 0,1، فاحسب مقدار قوة السحب F! (g = 10 م/ث²)²)  
مناقشة
معروف :
سأل : F
جواب :
كتلة تتحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة = كتلة تتحرك بسرعة ثابتة = كتلة تتحرك بدون تسارع. ينص قانون نيوتن الأول على أنه إذا كانت محصلة القوى المؤثرة على جسم ما تساوي صفرًا، فإن الجسم يكون ساكنًا أو يتحرك بسرعة ثابتة.
يتحرك الجسم بسرعة ثابتة، لذا فإن محصلة القوى المؤثرة عليه تساوي صفرًا. ولكي تكون محصلة القوى صفرًا، فإنه بالإضافة إلى قوة السحب F نحو اليمين، يجب أن توجد قوة أخرى لها نفس المقدار ولكنها موجهة نحو اليسار. هذه القوة هي قوة الاحتكاك الحركي، وهي القوة المؤثرة على الجسم أثناء حركته. رياضيًا:
بما أن الجسم يتحرك في خط مستقيم بمعدل ثابت، فإن مقدار قوة السحب F = f_s = 1 نيوتن

3. ينزلق صندوق كتلته 1 كجم بسرعة ثابتة على سطح مائل خشن. احسب معامل الاحتكاك الحركي... (عجلة الجاذبية الأرضية = 10 م/ث²)²)
مناقشة

التسمية التوضيحية :
w = الجاذبية، w_x = مركبة الجاذبية الموازية لسطح المستوى المائل، w_y = مركبة قوة الجاذبية العمودية على المستوى المائل، N = القوة العمودية، f_k = قوة الاحتكاك الحركي.

جواب :
ينزلق الصندوق لأسفل بسرعة ثابتة، لذا فإن محصلة القوى تساوي صفرًا. يتحرك الصندوق على سطح مستوى مائل، حيث توجد قوة w على سطح المستوى المائل._x دان ف_kهاتان القوتان لهما نفس المقدار ولكن اتجاههما متعاكس، لذا فإن القوة المحصلة = 0.

[الإنجليزية: قوة الاحتكاك الساكن والحركي - المشاكل والحلول ]

4. إذا كانت كتلة الجسم 4 كجم، فإن زاوية الميل تساوي 30 درجة.^o وتسارع الجاذبية الأرضية بمقدار 10 م/ث^-2 سيظل الجسم ينزلق. القيمة القصوى لمعامل الاحتكاك بين الجسم والسطح المائل هي...
مناقشة
من المعروف أن:
m = 4 kg، g = 10 m/s²
سؤال: ما هو أقصى معامل احتكاك؟
الجواب:
معامل الاحتكاك الساكن أكبر من معامل الاحتكاك الحركي، وبالتالي فإن المقصود بمعامل الاحتكاك الأقصى هو معامل الاحتكاك الساكن الأقصى.
لا تتحرك الأجسام في الاتجاه الرأسي:
استبدل f_s في المعادلة 1 مع f_s في المعادلة 2.
5. إذا وُضع جسم على سطح خشن ثم سُحب بقوة، فستنشأ قوة معاكسة تُسمى الاحتكاك. يعتمد مقدار قوة الاحتكاك هذه على...
أ. خشونة سطح الاحتكاك
ب. مقدار القوة العمودية
ج. خشونة أسطح الاحتكاك ومقدار القوة العمودية
د. كتلة الجسم الذي يتم سحبه
هـ. مقدار القوة التي تجذب الجسم
مناقشة
يحدث الاحتكاك السكوني عندما يُسحب جسم ما ولكنه لا يتحرك بعد. أما الاحتكاك الحركي فيحدث عندما يتحرك الجسم.
إذا كان الجسم على مستوى مستوٍ فإن N = w = mg
إذا كان الجسم على مستوى مائل فإن N = w_y = w cos θ (انظر المثال رقم 1)
الوصف: f_s = قوة الاحتكاك السكوني، f_k = قوة الاحتكاك الحركي، N = القوة العمودية، w = الجاذبية = كتلة الجسم، g = التسارع الناتج عن الجاذبية.
إذا كانت المشكلة تتعلق بسطح مستوٍ خشن، فإن مقدار قوة الاحتكاك يعتمد على خشونة السطح (معامل الاحتكاك) والقوة العمودية (N).
الإجابة الصحيحة هي ج.

6. يعتمد مقدار قوة الاحتكاك المؤثرة على جسم يتحرك على مستوى مائل على...
أ. وزن الجسم وسرعة الجسم
ب. زاوية ميل المستوى بالنسبة للمستوى الأفقي وسرعة الجسم
ج. القوة العمودية وخشونة سطح الجسم
د. وزن الجسم وزاوية ميل المستوى بالنسبة للمستوى الأفقي
هـ. خشونة سطح المستوى وسرعة الجسم
مناقشة
صيغة حساب أقصى قوة احتكاك سكوني على سطح مائل:
الإجابة الصحيحة هي ج.
بينما يعتمد معامل الاحتكاك فقط على زاوية الميل بالنسبة للمستوى الأفقي (θ).