Beispiel für Aufgaben zur Reibungskraft

6 Beispiele für Aufgaben zur Reibungskraft

1. Ein Block mit einer Masse von 1 kg ruht auf einer rauen, ebenen Fläche. Der Haftreibungskoeffizient beträgt 0,4 und die Erdbeschleunigung 10 m/s².²Bestimmen Sie (a) die Größe der statischen Reibungskraft und (b) die minimale Zugkraft F, damit sich der Block in Bewegung setzt!
Diskussion
Ist bekannt :
Gefragt :
(a) Die Größe der statischen Reibungskraft (b) Die Größe der minimalen Zugkraft (F)
Jawab :
(A) Die Größe der statischen Reibungskraft (f_s)
(B) Minimale Zugkraft (F)
Wird ein Objekt mit einer Kraft F gezogen, befindet es sich aber noch in Ruhe, so wirkt Haftreibung. Bewegt sich das Objekt bereits, so wirkt Gleitreibung. Die Haftreibung hemmt die Bewegung des Objekts. Wie in der Abbildung dargestellt, ist ihre Richtung der Richtung der Zugkraft (F) entgegengesetzt. Ist die Zugkraft (F) gleich groß wie die Haftreibung, so bewegt sich das Objekt (bzw. bleibt es in Ruhe). Das Objekt setzt sich in Bewegung, sobald die Zugkraft größer als die Haftreibung ist.
Die minimale Zugkraft (F), damit sich der Block zu bewegen beginnt, beträgt also 4 Newton.

2. Ein Block mit einer Masse von 1 kg liegt auf einer rauen, ebenen Fläche und wird mit einer Kraft F so gezogen, dass er sich geradlinig und mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Der Gleitreibungskoeffizient beträgt 0,1. Bestimmen Sie die Größe der Zugkraft F! (g = 10 m/s²)²)  
Diskussion
Ist bekannt :
Gefragt : F
Jawab :
Ein Block, der sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, ist ein Block, der sich ohne Beschleunigung bewegt. Newtons erstes Gesetz besagt, dass ein Objekt ruht oder sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, wenn die resultierende Kraft, die auf es wirkt, gleich null ist.
Der Block bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit, daher ist die resultierende Kraft, die auf den Block wirkt, gleich null. Damit die resultierende Kraft gleich null ist, muss zusätzlich zur Zugkraft F nach rechts eine Kraft wirken, die denselben Betrag wie F hat, aber nach links gerichtet ist. Diese Kraft ist die Gleitreibungskraft, die auf den sich bewegenden Block wirkt. Mathematisch ausgedrückt:
Da sich das Objekt geradlinig und mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, ist die Größe der Zugkraft F = f._s = 1 Newton

3. Ein Kasten mit einer Masse von 1 kg gleitet mit konstanter Geschwindigkeit eine raue schiefe Ebene hinab. Bestimmen Sie den Gleitreibungskoeffizienten… (g = 10 m/s²).²)
Diskussion

Untertitel :
w = Schwerkraft, w_x = Komponente der Schwerkraft parallel zur Oberfläche der schiefen Ebene, w_y = Komponente der Gewichtskraft senkrecht zur schiefen Ebene, N = Normalkraft, f_k = kinetische Reibungskraft.

Jawab :
Der Kasten gleitet mit konstanter Geschwindigkeit nach unten, daher ist die resultierende Kraft gleich null. Der Kasten bewegt sich auf der Oberfläche einer schiefen Ebene, auf der eine Kraft w wirkt._x und f_kDiese beiden Kräfte haben die gleiche Größe, aber entgegengesetzte Richtungen, daher ist die resultierende Kraft gleich null.

[Englisch : Haft- und Gleitreibung – Aufgaben und Lösungen]

4. Beträgt die Masse des Objekts 4 kg, so beträgt der Neigungswinkel 30°.^o und einer Gravitationsbeschleunigung von 10 ms^-2 Der Gegenstand wird weiterhin gleiten. Der maximale Wert des Reibungskoeffizienten zwischen dem Gegenstand und der schiefen Ebene beträgt…
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
m = 4 kg, g = 10 m/s²
Gefragt: Maximaler Reibungskoeffizient?
Antwort:
Der Haftreibungskoeffizient ist größer als der Gleitreibungskoeffizient; daher ist mit dem maximalen Reibungskoeffizienten der maximale Haftreibungskoeffizient gemeint.
Objekte bewegen sich nicht in vertikaler Richtung:
Ersetzen Sie f_s in Gleichung 1 mit f_s in Gleichung 2.
5. Wird ein Gegenstand auf eine raue Oberfläche gelegt und anschließend mit einer Kraft gezogen, entsteht eine entgegengesetzte Kraft, die Reibung genannt wird. Die Größe der Reibungskraft hängt ab von …
A. Rauheit der Reibungsfläche
B. die Größe der Normalkraft
C. Rauheit der Reibungsflächen und Größe der Normalkraft
D. die Masse des gezogenen Objekts
E. die Stärke der Kraft, die das Objekt anzieht
Diskussion
Haftreibung wirkt, wenn ein Objekt gezogen wird, sich aber noch nicht bewegt. Gleitreibung wirkt, wenn sich ein Objekt bewegt.
Befindet sich das Objekt auf einer ebenen Fläche, dann gilt N = w = mg
Befindet sich das Objekt auf einer schiefen Ebene, dann gilt N = w_y = w cos theta (vgl. Beispielaufgabe 1)
Beschreibung: f_s = statische Reibungskraft, f_k = kinetische Reibungskraft, N = Normalkraft, w = Schwerkraft = Masse des Objekts, g = Erdbeschleunigung.
Wenn es sich bei dem Problem um eine raue, ebene Oberfläche handelt, hängt die Größe der Reibungskraft von der Oberflächenrauheit (Reibungskoeffizient) und der Normalkraft (N) ab.
Die richtige Antwort ist C.

6. Die Größe der Reibungskraft auf einen Körper, der sich auf einer schiefen Ebene bewegt, hängt ab von...
A. Gewicht des Objekts und Geschwindigkeit des Objekts
B. der Neigungswinkel der Ebene zur Horizontalen und die Geschwindigkeit des Objekts
C. Normalkraft und Oberflächenrauheit des Objekts
D. Gewicht des Objekts und Neigungswinkel der Ebene zur Horizontalen
E. Oberflächenrauheit der Ebene und Geschwindigkeit des Objekts
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Die Formel für die maximale statische Reibungskraft auf einer schiefen Ebene:
Die richtige Antwort ist C.
Der Reibungskoeffizient hängt hingegen nur vom Neigungswinkel zur Horizontalen (Theta) ab.