Løste problemer i Newtons bevægelseslove – Kraften af statisk og kinetisk friktion
1. En genstand hviler på et vandret gulv. Den statiske friktionskoefficient er 0.4 , og tyngdeaccelerationen er 9.8 m/s² . Bestem (a) Den maksimale kraft af den statiske friktion (b) Den minimale kraft af F
Løsning
Kendt:
Masse (m²) = 1 kg
Den statiske friktionskoefficient (μs ) = 0.4
Tyngdeaccelerationen (g) = 9.8 m/ s²
Vægt (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ) = 10 kg m/s² = 10 Newton
Normalkraft (N) = w = 10 Newton
Ønskes:
(a) Den maksimale kraft af den statiske friktion (b) Den minimale kraft af F
opløsning:
(a) Den maksimale statiske friktionskraft
fs = μs / N
fs = (0.4)(9.8 N) = 3.92 Newton
(b) Den minimale kraft af F
Hvis kraften F udøves på objektet, men objektet ikke bevæges, må der være en statisk friktionskraft fra gulvet på objektet. Hvis objektet begynder at bevæge sig, overskrides den statiske friktionskraft, og der må være en kinetisk friktionskraft. Objektet begynder at bevæge sig, hvis F er større end den maksimale statiske friktionskraft.
Så den minimale kraft F = den maksimale kraft af den statiske friktion = 3.92 Newton.
[irp]
2. En kasse på 1 kg trækkes langs en vandret overflade af en kraft F, så kassen bevæger sig med en konstant hastighed. Hvis den kinetiske friktionskoefficient er 0.1, bestem størrelsen af kraften F! (g = 9.8 m/ s² )
Kendt:
Den kinetiske friktionskoefficient ( μk ) = 0.1
Kassens masse (m) = 1 kg
Tyngdeaccelerationen (g) = 9.8 m/ s²
Vægt (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newton
Normalkraft (N) = w = 9.8 Newton
Ønskes : F
opløsning:
Newtons første lov siger, at hvis der ikke virker nogen nettokraft på et objekt, fortsætter ethvert objekt i sin hviletilstand eller konstante hastighed i en ret linje.
Så hvis objektet bevæger sig med en konstant hastighed , må der ikke være nogen nettokraft ( ΣF = 0) . Kraft F udøves på objektet i den rigtige retning, således at den kinetiske friktionskraft udøves på objektet i den venstre retning.
∑ F = 0
F – fk = 0
F = fk
Den kinetiske friktionskraft:
f k = μ k N = (0.1)(9.8 N) = 0.98 Newton
objektet bevæger sig med konstant hastighed, F = fk = 0.98 Newton
[irp]
3. En genstand glider ned ad et skrånende plan med konstant hastighed. Bestem den kinetiske friktionskoefficient ( μk ) . g = 9.8 m/ s²
Løsning
w = vægt, w x = vandret vægtkomponent, punkter langs hældningen, w y = lodret vægtkomponent, vinkelret på det skrånende plan, N = normalkraft, f k = den kinetiske friktionskraft.
Kendt:
Masse (m) = 1 kg
Tyngdeaccelerationen (g) = 9.8 m/ s²
vægt (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newton
w x = w sin 30 o = (9.8 N)(0.5) = 4.9 Newton
w /y = w / cos₃₀ o = (9.8 N)(0.5) √³ = 4.9 √³ Newton
Normalkraft (N) = w y = 4.9 √ 3 Newton
Ønsket : kinetisk friktionskoefficient ( μk )
opløsning:
En genstand glider ned ad et skrånende plan med konstant hastighed, således at nettokraften = 0.
∑ F = 0
wx – fk = 0
wx = fk
w x = μ k N
5 = μk ( 5 √3 )
μk = 5 / 5 √3
μk = 1 / √3
μk = 0.58
[irp]
[wpdm_package id='472′]
- Masse og vægt
- Normal kraft
- Newtons anden bevægelseslov
- Friktionskraft
- Bevægelse på vandret overflade uden friktionskraft
- Bevægelse af to legemer med samme acceleration på en ru vandret overflade med friktionskraft
- Bevægelse på skråplan uden friktionskraft
- Bevægelse på et ru skråplan med friktionskraft
- Bevægelse i en elevator
- Bevægelse af legemer forbundet med snore og taljer
- To legemer med samme accelerationsstørrelse
- Afrunding af en flad kurve – dynamikken i en cirkulær bevægelse
- Afrunding af en hældende kurve – dynamikken i en cirkulær bevægelse
- Ensartet bevægelse i en vandret cirkel
- Centripetalkraft i ensartet cirkulær bevægelse
