Näide hõõrdejõu küsimustest

6 näidet hõõrdejõu küsimustest

1. 1 kg massiga klots seisab karedal tasasel pinnal. Hõõrdetegur on 0,4 ja raskuskiirendus on 10 m/s.². Määrake (a) staatilise hõõrdejõu suurus (b) minimaalne tõmbejõud F, et plokk hakkaks liikuma!
Arutelu
On teada :
Küsis :
(a) Staatilise hõõrdejõu suurus (b) Minimaalse tõmbejõu (F) suurus
Jawab :
(A) Staatilise hõõrdejõu suurus (f_s)
(B) Minimaalne tõmbejõud (F)
Kui objekti tõmmatakse jõuga F, aga objekt on endiselt paigal, siis mõjub objektile staatiline hõõrdumine. Kui objekti tõmmatakse jõuga F ja objekt juba liigub, siis mõjub objektile kineetiline hõõrdumine. Staatiline hõõrdumine pärsib objekti liikumist ja nagu pildil näidatud, on staatilise hõõrde suund vastupidine tõmbejõu (F) suunale. Kui tõmbejõud (F) on sama suur kui staatiline hõõrdejõud, siis objekt liigub (objekt jääb paigale). Objekt hakkab liikuma, kui tõmbejõud on suurem kui staatiline hõõrdejõud.
Seega on ploki liikuma hakkamiseks vajalik minimaalne tõmbejõud (F) 4 njuutonit.

2. Karedale tasasele pinnale asetatud 1 kg massiga klotsi tõmmatakse jõuga F nii, et plokk liigub sirgjooneliselt konstantse kiirusega. Kui kineetilise hõõrdetegur on 0,1, siis määrake tõmbejõu F suurus! (g = 10 m/s²)  
Arutelu
On teada :
Küsis : F
Jawab :
Klots, mis liigub sirgjooneliselt konstantse kiirusega = klots, mis liigub konstantse kiirusega = klots, mis liigub kiirenduseta. Newtoni esimene seadus ütleb, et kui objektile mõjuv resultantjõud = 0, siis on objekt paigal või liigub konstantse kiirusega.
Klots liigub konstantse kiirusega, seega plokile mõjuv resultantjõud on 0. Selleks, et resultantjõud to oleks 0, peab lisaks paremale suunatud tõmbejõule F olema ka jõud, mis on sama suur kui F, kuid suunatud vasakule. Vaatlusalune jõud on kineetiline hõõrdejõud – kineetiline hõõrdejõud, mis mõjub plokile objekti liikumise ajal. Matemaatiliselt:
Kuna objekt liigub sirgjooneliselt konstantse kiirusega, on tõmbejõu suurus F = f_s = 1 njuutonit

3. 1 kg massiga kast libiseb kaldpinnal konstantse kiirusega allapoole. Määrake kineetilise hõõrdetegur… (g = 10 m/s²)
Arutelu

Pealkiri:
w = gravitatsioon, w_x = kaldpinnaga paralleelne raskusjõu komponent w_y = kaldpinnaga risti oleva raskusjõu komponent, N = normaaljõud, f_k = kineetiline hõõrdejõud.

Jawab :
Kast libiseb alla konstantse kiirusega, seega resultantjõud = 0. Kast liigub kaldpinna pinnal, kus kaldpinna pinnale mõjub jõud w_x ja f_kNeed kaks jõudu on sama suurusega, kuid vastassuunalised, seega resultantjõud = 0.

[Inglise keel: Staatilise ja kineetilise hõõrdejõu probleemid ja lahendused]

4. Kui eseme mass on 4 kg, on kaldenurk 30^o ja gravitatsioonikiirendus 10 ms^-2 Objekt libiseb ikkagi. Hõõrdeteguri maksimaalne väärtus objekti ja kaldpinna vahel on…
Arutelu
On teada, et:
m = 4 kg, g = 10 m/s²
Küsiti: maksimaalne hõõrdetegur?
Vastus:
Staatiline hõõrdetegur on suurem kui kineetiline hõõrdetegur, seega mõeldakse maksimaalse hõõrdeteguri all maksimaalset staatilist hõõrdetegurit.
Objektid ei liigu vertikaalsuunas:
Asenda f_s võrrandis 1, kus f_s võrrandis 2.
5. Kui objekt asetatakse karedale pinnale ja seejärel tõmmatakse jõuga, tekib vastasjõud, mida nimetatakse hõõrdumiseks. Selle hõõrdejõu suurus sõltub...
A. hõõrdepinna karedus
B. normaaljõu suurus
C. hõõrdepindade karedus ja normaaljõu suurus
D. tõmmatava objekti mass
E. objekti ligitõmbava jõu suurusjärk
Arutelu
Staatiline hõõrdumine toimib siis, kui eset tõmmatakse, kuid see veel ei liigu. Kineetiline hõõrdumine toimib siis, kui objekt liigub.
Kui objekt asub tasapinnal, siis N = w = mg
Kui objekt asub kaldpinnal, siis N = w_y = w cos teeta (vrd. näidisülesanne 1)
Kirjeldus: f_s = staatiline hõõrdejõud, f_k = kineetiline hõõrdejõud, N = normaaljõud, w = gravitatsioon = objekti mass, g = raskuskiirendus.
Kui probleem puudutab karedaid tasaseid pindu, siis hõõrdejõu suurus sõltub pinna karedusest (hõõrdetegurist) ja normaaljõust (N).
Õige vastus on C.

6. Kaldpinnal liikuvale objektile mõjuva hõõrdejõu suurus sõltub...
A. objekti kaal ja objekti kiirus
B. tasapinna kaldenurk horisontaaltasapinna suhtes ja objekti kiirus
C. objekti normaaljõud ja pinna karedus
D. objekti kaal ja tasapinna kaldenurk horisontaaltasandi suhtes
E. tasapinna karedus ja objekti kiirus
Arutelu
Kaldpinnal oleva maksimaalse staatilise hõõrdejõu valem:
Õige vastus on C.
Kuigi hõõrdetegur sõltub ainult kaldenurgast horisontaaltasapinna suhtes (teeta).