Problemes resolts de les lleis del moviment de Newton : força de fricció estàtica i cinètica
1. Un objecte descansa sobre un terra horitzontal. El coeficient de fricció estàtica és de 0.4 i l'acceleració de la gravetat és de 9.8 m/s² . Determineu (a) La força màxima de la fricció estàtica (b) La força mínima de F
Solució
Conegut:
Massa (m) = 1 kg
El coeficient de fricció estàtica (μs ) = 0.4
L'acceleració de la gravetat (g) = 9.8 m/ s²
Pes (w) = mg = (1 kg)(10 m/ s² ) = 10 kg m/s² = 10 Newtons
Força normal (N) = w = 10 Newtons
Es busca:
(a) La força màxima de la fricció estàtica (b) La força mínima de F
Solució:
(a) La força màxima de la fricció estàtica
f s = μ s N
f s = (0.4)(9.8 N) = 3.92 Newtons
(b) La força mínima de F
Si la força F s'exerceix sobre l'objecte però l'objecte no es mou, hi ha d'haver una força de fricció estàtica exercida pel terra sobre l'objecte. Si l'objecte comença a moure's i es supera la força de fricció estàtica, hi ha d'haver una força de fricció cinètica. L'objecte comença a moure's si F és més gran que la força màxima de fricció estàtica.
Així doncs, la força mínima de F = força màxima de la fricció estàtica = 3.92 Newtons.
[irp]
2. Una caixa d'1 kg és arrossegada per una superfície horitzontal per una força F, de manera que la caixa es mou a una velocitat constant. Si el coeficient de fricció cinètica és 0.1, determineu la magnitud de la força F! (g = 9.8 m/ s² )
Conegut:
El coeficient de fricció cinètica ( μk ) = 0.1
Massa de la caixa (m) = 1 kg
Acceleració de la gravetat (g) = 9.8 m/ s²
Pes (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtons
Força normal (N) = w = 9.8 Newtons
Es busca : F
Solució:
La primera llei de Newton estableix que si cap força neta actua sobre un objecte, tots els objectes continuen en el seu estat de repòs, o velocitat constant, en línia recta.
Així doncs, si l'objecte es mou a una velocitat constant , no hi ha d'haver cap força neta ( Σ F = 0) . La força F s'exerceix sobre l'objecte en la direcció correcta, de manera que la força de fricció cinètica s'exerceix sobre l'objecte en la direcció esquerra.
∑ F = 0
F – fk = 0
F = fk
La força de fricció cinètica:
f k = μ k N = (0.1)(9.8 N) = 0.98 Newtons
l'objecte es mou amb velocitat constant, F = f k = 0.98 Newtons
[irp]
3. Un objecte llisca per un pla inclinat amb velocitat constant. Determineu el coeficient de fricció cinètica ( μk ) . g = 9.8 m/ s²
Solució
w = pes, w x = component horitzontal del pes, punts al llarg del pla inclinat, w y = component vertical del pes, perpendicular al pla inclinat, N = força normal, f k = la força de fricció cinètica.
Conegut:
Massa (m) = 1 kg
Acceleració de la gravetat (g) = 9.8 m/ s²
pes (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtons
w x = w sin 30 o = (9.8 N)(0.5) = 4.9 Newtons
w y = w cos 30 o = (9.8 N)(0.5) √ 3 = 4.9 √ 3 Newtons
Força normal (N) = w y = 4.9 √ 3 Newtons
Es busca : coeficient de fricció cinètica ( μk )
Solució:
Un objecte llisca per un pla inclinat amb velocitat constant de manera que la força neta = 0.
∑ F = 0
w x – f k = 0
w x = f k
w x = μ k N
5 = μk ( 5 √ 3 )
μk = 5 / 5 √ 3
μk = 1 / √3
μk = 0.58
[irp]
[wpdm_package id='472′]
- Massa i pes
- Força normal
- Segona llei del moviment de Newton
- Força de fricció
- Moviment sobre una superfície horitzontal sense força de fricció
- Moviment de dos cossos amb la mateixa acceleració sobre una superfície horitzontal rugosa amb força de fricció
- Moviment en un pla inclinat sense força de fricció
- Moviment en un pla inclinat rugós amb força de fricció
- Moviment en un ascensor
- Moviment de cossos units per cordes i politges
- Dos cossos amb la mateixa acceleració
- Arrodonir una corba plana: dinàmica del moviment circular
- Arrodonir una corba peraltada: dinàmica del moviment circular
- Moviment uniforme en un cercle horitzontal
- Força centrípeta en moviment circular uniforme
