نیروی اصطکاک ایستایی و جنبشی - مسائل و راه‌حل‌ها

مسائل حل‌شده در قوانین حرکت نیوتن - نیروی اصطکاک ایستایی و جنبشی

۱. جسمی روی یک سطح افقی قرار دارد. ضریب اصطکاک ایستایی ۰.۴ است. و شتاب گرانش 9.8 متر بر ثانیه است²الف) حداکثر نیروی اصطکاک ایستایی ب) حداقل نیروی F را تعیین کنید. 

راه حل

شناخته شده:

توده (متر) = 1 کیلوگرم

ضریب اصطکاک ایستایی (μ_s) = 0.4

شتاب گرانش (g) = 9.8 متر بر ثانیه²

وزن (w) = mg = (1 kg)(10 m/s²) = 10 کیلوگرم متر بر ثانیه² = ۶۰۰ نیوتن

نیروی طبیعی (نیوتن) = w = 10 نیوتن

مورد نظر:

() حداکثر نیروی اصطکاک ایستایی (ب) حداقل نیروی F

راه حل :

() حداکثر نیروی اصطکاک ایستایی

f_s = μ_s N

f_s = (0.4)(9.8 نیوتن) = 3.92 نیوتن

(ب) حداقل نیروی F

اگر نیروی F بر جسم وارد شود اما جسم حرکت نکند، باید نیروی اصطکاک ایستایی از طرف کف زمین بر جسم وارد شود. اگر جسم شروع به حرکت کند، نیروی اصطکاک ایستایی از نیروی اصطکاک جنبشی بیشتر است. جسم شروع به حرکت می‌کند اگر F بزرگتر از حداکثر نیروی اصطکاک ایستایی باشد.

بنابراین حداقل نیروی F = حداکثر نیروی اصطکاک ایستایی = ۳.۹۲ نیوتن.

۲. جعبه‌ای به وزن ۱ کیلوگرم توسط نیروی F در امتداد یک سطح افقی کشیده می‌شود، بنابراین جعبه با سرعت ثابت حرکت می‌کند. اگر ضریب اصطکاک جنبشی ۰.۱ باشد، بزرگی نیروی F را تعیین کنید! (g = ۹.۸ متر بر ثانیه)²)

شناخته شده:

ضریب اصطکاک جنبشی (μ_k) = 0.1،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX

جرم جعبه (متر) = ۱ کیلوگرم

شتاب گرانش (g) = 9.8 متر بر ثانیه²

وزن (w) = میلی‌گرم = (1 کیلوگرم)(9.8 متر بر ثانیه)²) = 9.8 کیلوگرم متر بر ثانیه² = ۶۰۰ نیوتن

نیروی عمودی (نیوتن) = w = 9.8 نیوتن

خواسته : F

راه حل :

قانون اول نیوتن بیان می‌کند که اگر هیچ نیروی خالصی بر جسمی وارد نشود، هر جسم در حالت سکون یا سرعت ثابت در یک خط مستقیم به حرکت خود ادامه می‌دهد.

بنابراین اگر جسم با سرعت مشخصی حرکت کند سرعت ثابت، نباید نیروی خالصی وجود داشته باشد (Σاف = ۰)نیروی F در جهت راست به جسم وارد می‌شود، به طوری که نیروی اصطکاک جنبشی در جهت چپ به جسم وارد می‌شود.

ΣF=0

ف – ف_k = 0

ف = ف_k

نیروی اصطکاک جنبشی:

f_k = μ_k N = (0.1)(9.8 N) = 0.98 نیوتن

جسم با سرعت ثابت حرکت می‌کند، F = f_k = ۶۰۰ نیوتن

۳. یک جسم به پایین می‌لغزد سطح شیب‌دار با سرعت ثابت. ضریب اصطکاک جنبشی را تعیین کنید (μ_k). g = 9.8 متر بر ثانیه²

راه حل

w = وزن، w_x = مؤلفه افقی وزن، نقاط در امتداد شیب، w_y = مؤلفه عمودی وزن، عمود بر سطح شیب‌دار، N = نیروی عمودی، f_k = نیروی اصطکاک جنبشی.

شناخته شده:

جرم (متر) = ۶۰ کیلوگرم

شتاب گرانش (g) = 9.8 متر بر ثانیه²

وزن (w) = میلی‌گرم = (1 کیلوگرم)(9.8 متر بر ثانیه)²) = 9.8 کیلوگرم متر بر ثانیه² = ۶۰۰ نیوتن

w_x = w گناه 30^o = (9.8 نیوتن)(0.5) = 4.9 نیوتن

w_y = w کسینوس ۳۰^o = (9.8 نیوتن)(0.5)√3 = 4.9√3 نیوتن

نیروی عمودی (نیوتن) = w_y = 4.9√3 نیوتن

مورد نظر: ضریب اصطکاک جنبشی (μ_k)

راه حل :

جسمی با سرعت ثابت روی سطح شیب‌دار به سمت پایین می‌لغزد، به طوری که نیروی خالص وارد بر آن برابر با صفر است.

ΣF=0

w_x - f_k = 0

w_x = f_k

w_x = μ_k N

5 = μ_k (5√3)

μ_k = ۵ / 5√3

μ_k = ۵ /√3

μ_k = 0.58

[شناسه بسته wpdm='472′]

1. جرم و وزن
2. نیروی طبیعی
3. قانون دوم حرکت نیوتن
4. نیروی اصطکاک
5. حرکت روی سطح افقی بدون نیروی اصطکاک
6. حرکت دو جسم با شتاب یکسان روی سطح افقی ناهموار با نیروی اصطکاک
7. حرکت روی سطح شیبدار بدون نیروی اصطکاک
8. حرکت روی سطح شیبدار ناهموار با نیروی اصطکاک
9. حرکت در آسانسور
10. حرکت اجسام متصل به طناب و قرقره
11. دو جسم با شتاب یکسان
12. دور زدن یک منحنی مسطح - دینامیک حرکت دایره‌ای
13. دور زدن یک منحنی شیب‌دار - دینامیک حرکت دایره‌ای
14. حرکت یکنواخت در یک دایره افقی
15. نیروی مرکزگرا در حرکت دایره‌ای یکنواخت