Παράδειγμα ερωτήσεων σχετικά με τη δύναμη τριβής

6 Παραδείγματα Ερωτήσεων για τη Δύναμη Τριβής

1. Ένα μπλοκ μάζας 1 kg βρίσκεται σε ηρεμία σε μια τραχιά επίπεδη επιφάνεια. Ο συντελεστής στατικής τριβής είναι 0,4 και η επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας είναι 10 m/s.²Προσδιορίστε (α) το μέγεθος της στατικής δύναμης τριβής (β) την ελάχιστη εφελκυστική δύναμη F ώστε το μπλοκ να αρχίσει να κινείται!
Συζήτηση
Είναι γνωστό :
Ερωτηθείς :
(α) Το μέγεθος της στατικής δύναμης τριβής (β) Το μέγεθος της ελάχιστης εφελκυστικής δύναμης (F)
Jawab :
(Α) Το μέγεθος της στατικής δύναμης τριβής (f_s)
(Β) Ελάχιστη δύναμη εφελκυσμού (F)
Αν ένα αντικείμενο έλκεται με δύναμη F αλλά παραμένει ακίνητο, τότε ασκείται στατική τριβή στο αντικείμενο. Αν ένα αντικείμενο έλκεται με δύναμη F και κινείται ήδη, τότε ασκείται κινητική τριβή στο αντικείμενο. Η στατική τριβή αναστέλλει την κίνηση του αντικειμένου και, όπως φαίνεται στην εικόνα, η κατεύθυνση της στατικής τριβής είναι αντίθετη από την κατεύθυνση της εφελκυστικής δύναμης (F). Όταν η εφελκυστική δύναμη (F) έχει το ίδιο μέγεθος με τη στατική τριβή, τότε το αντικείμενο θα κινηθεί (το αντικείμενο παραμένει ακίνητο). Το αντικείμενο αρχίζει να κινείται όταν η εφελκυστική δύναμη είναι μεγαλύτερη από τη στατική τριβή.
Έτσι, η ελάχιστη εφελκυστική δύναμη (F) για να αρχίσει να κινείται το μπλοκ είναι 4 Newtons.

2. Ένα μπλοκ μάζας 1 kg που τοποθετείται σε μια τραχιά επίπεδη επιφάνεια έλκεται με δύναμη F με τέτοιο τρόπο ώστε το μπλοκ να κινείται σε ευθεία γραμμή με σταθερή ταχύτητα. Εάν ο συντελεστής κινητικής τριβής είναι 0,1. Προσδιορίστε το μέγεθος της δύναμης έλξης F! (g = 10 m/s²)  
Συζήτηση
Είναι γνωστό :
Ερωτηθείς : F
Jawab :
Ένα μπλοκ που κινείται σε ευθεία γραμμή με σταθερή ταχύτητα = ένα μπλοκ που κινείται με σταθερή ταχύτητα = ένα μπλοκ που κινείται χωρίς επιτάχυνση. Ο Πρώτος Νόμος του Νεύτωνα ορίζει ότι εάν η συνισταμένη δύναμη που ασκείται σε ένα αντικείμενο = 0, τότε το αντικείμενο βρίσκεται σε ηρεμία ή κινείται με σταθερή ταχύτητα.
Το μπλοκ κινείται με σταθερή ταχύτητα, επομένως η συνισταμένη δύναμη που ασκείται στο μπλοκ = 0. Για να γίνει η συνισταμένη δύναμη = 0, εκτός από τη δύναμη έλξης F προς τα δεξιά, πρέπει να υπάρχει μια δύναμη που έχει το ίδιο μέγεθος με την F αλλά κατευθύνεται προς τα αριστερά. Η εν λόγω δύναμη είναι η κινητική δύναμη τριβής, η κινητική δύναμη τριβής που ασκείται στο μπλοκ όταν το αντικείμενο κινείται. Μαθηματικά:
Επειδή το αντικείμενο κινείται σε ευθεία γραμμή με σταθερό ρυθμό, το μέγεθος της ελκτικής δύναμης F = f_s = 1 Νιούτον

3. Ένα κουτί με μάζα 1 kg ολισθαίνει προς τα κάτω με σταθερή ταχύτητα σε ένα κεκλιμένο επίπεδο. Προσδιορίστε τον συντελεστή κινητικής τριβής… (g = 10 m/s²)
Συζήτηση

Λεζάντα:
w = βαρύτητα, w_x = συνιστώσα της βαρύτητας παράλληλη προς την επιφάνεια του κεκλιμένου επιπέδου, w_y = συνιστώσα της δύναμης της βαρύτητας κάθετη στο κεκλιμένο επίπεδο, N = κάθετη δύναμη, f_k = κινητική δύναμη τριβής.

Jawab :
Το κουτί ολισθαίνει προς τα κάτω με σταθερή ταχύτητα, επομένως η συνισταμένη δύναμη = 0. Το κουτί κινείται στην επιφάνεια ενός κεκλιμένου επιπέδου, όπου στην επιφάνεια του κεκλιμένου επιπέδου ασκείται μια δύναμη w_x και f_kΑυτές οι δύο δυνάμεις έχουν το ίδιο μέγεθος αλλά αντίθετες κατευθύνσεις, επομένως η συνισταμένη δύναμη = 0.

[Αγγλικά: Δύναμη στατικής και κινητικής τριβής – προβλήματα και λύσεις ]

4. Εάν η μάζα του αντικειμένου είναι 4 kg, η γωνία κλίσης είναι 30^o και βαρυτική επιτάχυνση 10 ms^-2 Το αντικείμενο θα συνεχίσει να ολισθαίνει. Η μέγιστη τιμή του συντελεστή τριβής μεταξύ του αντικειμένου και του κεκλιμένου επιπέδου είναι…
Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
m = 4 kg, g = 10 m/s²
Ερώτηση: μέγιστος συντελεστής τριβής;
Απάντηση:
Ο συντελεστής στατικής τριβής είναι μεγαλύτερος από τον συντελεστή κινητικής τριβής, επομένως με τον μέγιστο συντελεστή τριβής εννοείται ο μέγιστος συντελεστής στατικής τριβής.
Τα αντικείμενα δεν κινούνται στην κατακόρυφη κατεύθυνση:
Αντικατάσταση f_s στην εξίσωση 1 με f_s στην εξίσωση 2.
5. Εάν ένα αντικείμενο τοποθετηθεί σε μια τραχιά επιφάνεια και στη συνέχεια τραβηχτεί με μια δύναμη, θα ασκηθεί μια αντίθετη δύναμη που ονομάζεται τριβή. Το μέγεθος αυτής της δύναμης τριβής εξαρτάται από...
Α. τραχύτητα της επιφάνειας τριβής
Β. το μέγεθος της κάθετης δύναμης
Γ. τραχύτητα των επιφανειών τριβής και το μέγεθος της κάθετης δύναμης
Δ. η μάζα του αντικειμένου που έλκεται
Ε. το μέγεθος της δύναμης που έλκει το αντικείμενο
Συζήτηση
Η στατική τριβή ασκείται όταν ένα αντικείμενο έλκεται αλλά δεν κινείται ακόμη. Η κινητική τριβή ασκείται όταν ένα αντικείμενο κινείται.
Αν το αντικείμενο βρίσκεται σε επίπεδο επίπεδο, τότε N = w = mg
Αν το αντικείμενο βρίσκεται σε κεκλιμένο επίπεδο, τότε N = w_y = w cos θήτα (βλ. παράδειγμα προβλήματος 1)
Περιγραφή: f_s = στατική δύναμη τριβής, f_k = κινητική δύναμη τριβής, N = κανονική δύναμη, w = βαρύτητα = μάζα του αντικειμένου, g = επιτάχυνση λόγω βαρύτητας.
Αν το πρόβλημα αναφέρεται σε μια τραχιά επίπεδη επιφάνεια, τότε το μέγεθος της δύναμης τριβής εξαρτάται από την τραχύτητα της επιφάνειας (συντελεστής τριβής) και την κάθετη δύναμη (N).
Η σωστή απάντηση είναι η Γ.

6. Το μέγεθος της δύναμης τριβής σε ένα αντικείμενο που κινείται σε κεκλιμένο επίπεδο εξαρτάται από...
Α. βάρος του αντικειμένου και ταχύτητα του αντικειμένου
Β. η γωνία κλίσης του επιπέδου ως προς το οριζόντιο επίπεδο και η ταχύτητα του αντικειμένου
Γ. κανονική δύναμη και τραχύτητα επιφάνειας του αντικειμένου
Δ. βάρος του αντικειμένου και η γωνία κλίσης του επιπέδου ως προς το οριζόντιο επίπεδο
Ε. τραχύτητα επιφάνειας του επιπέδου και ταχύτητα του αντικειμένου
Συζήτηση
Ο τύπος για τη μέγιστη στατική δύναμη τριβής σε κεκλιμένο επίπεδο:
Η σωστή απάντηση είναι η Γ.
Ενώ ο συντελεστής τριβής εξαρτάται μόνο από τη γωνία κλίσης ως προς την οριζόντιο (θήτα).