1. Sainmhíniú ar fhórsa frithchuimilte
Is tarraingt í an fhrithchuimilt a oibríonn idir dhromchlaí rudaí a bhíonn i dteagmháil lena chéile. Sa topaic seo, baineann an fórsa frithchuimilte a ndéantar staidéar air leis an bhfórsa frithchuimilte a ghníomhaíonn idir dhá dhromchla coirp sholadacha a bhíonn i dteagmháil lena chéile. Amhail frithchuimilt idir bun an bhíoma agus dromchla an urláir, frithchuimilt idir bun na bróige agus dromchla an urláir, frithchuimilt idir rothaí an ghluaisteáin agus dromchla an bhóthair.
Oibríonn an fórsa frithchuimilte i gcónaí ar dhromchla rudaí soladacha a bhíonn i dteagmháil lena chéile, cé go bhfuil na rudaí an-réidh. Bíonn dromchlaí réidhe an-gharbh ar scála micreascópach fiú. Nuair a ghluaiseann réad, cuireann na himill mhicreascópacha seo isteach ar an ngluaiseacht. Ag an leibhéal adamhach, bíonn adaimh an-ghar do dhromchlaí eile mar thoradh ar bhrú ar an dromchla, ionas gur féidir leis na fórsaí leictreacha idir adaimh bannaí ceimiceacha a fhoirmiú, mar aontas idir dhá dhromchla réada atá ag gluaiseacht. Nuair a ghluaiseann réad, mar shampla nuair a bhrúnn tú leabhar ar dhromchla an bhoird, tagann constaicí ar ghluaiseacht an leabhair agus stopann sí sa deireadh. Tá sé seo mar gheall ar fhoirmiú agus scaoileadh an naisc.
Má chuimlíonn dromchla réada i gcoinne dhromchla réada eile, oibríonn gach ceann de na réada seo ar fhrithchuimilt eatarthu féin. Bíonn an fórsa frithchuimilte ar an réad atá ag gluaiseacht i gcónaí sa treo eile le treo gluaiseachta an réada. Chomh maith le gluaiseacht réad a chosc, is féidir le frithchuimilt caitheamh agus damáiste a chur faoi deara. Is féidir linn é seo a fheiceáil ar inneall na feithicle. Mar shampla, nuair a sholáthraímid ola bhealaithe d'inneall gluaisrothair, ba mhaith linn an fórsa frithchuimilte a tharlaíonn taobh istigh den inneall a laghdú. Mura dtugtar an ola bhealaithe dó, déantar damáiste go tapa dár n-inneall feithicle. Is sampla amháin de na caillteanais de bharr frithchuimilte é seo.
2. Cineálacha fórsaí frithchuimilte
Tá dhá chineál fórsaí frithchuimilte ann, eadhon fórsa na frithchuimilte stataí (fs ) agus fórsa na frithchuimilte cinéiteach (fk ) . Oibríonn an fórsa frithchuimilte statach nuair nach mbíonn an réad bogtha, agus oibríonn an fórsa frithchuimilte cinéiteach nuair a bhíonn an réad ag bogadh. Má bhrúnn tú bord, ach nach mbíonn an bord bogtha, ansin is fórsa frithchuimilte statach an fórsa frithchuimilte atá ag gníomhú ar an mbord atá i riocht suaimhnis. Os a choinne sin, nuair a bhíonn an bord ag bogadh, is frithchuimilt chinéiteach an fórsa frithchuimilte atá ag gníomhú ar an mbord. Mura mbíonn an bord atá ag gluaiseacht á bhrú i gcónaí, stopfaidh an bord tar éis dó bogadh ar feadh tamaill. Stopann an bord mar gheall ar an bhfórsa frithchuimilte cinéiteach a chuireann bac ar ghluaiseacht an bhoird.
An ndearna tú sleamhnú riamh agus tú ag céimniú ar rud éigin réidh? Nuair a shleamhnaíonn tú, is frithchuimilt chinéiteach an fórsa frithchuimilte a oibríonn idir bun na bróige nó bun sandal le dromchla réidh. Tá an fhadhb seo cosúil le nuair a ghluaiseann gluaisrothar nó carr thar dhromchla bóthair fliuch agus réidh, ag coscánú go dtí go sleamhnaíonn an roth. Nuair a shleamhnaíonn na rothaí, is fórsa frithchuimilte cinéiteach an fórsa frithchuimilte a oibríonn ar dhromchla an rotha agus dhromchla an bhóthair. Os a choinne sin, nuair a shiúlann tú, is fórsa frithchuimilte statach an fórsa frithchuimilte a oibríonn idir bonn na bróige nó bun na sandal le dromchla an urláir. Mar an gcéanna, nuair nach sleamhnaíonn na rothaí, is frithchuimilt statach an fórsa frithchuimilte a oibríonn ar dhromchla an rotha agus an bhóthair.
2.1 Fórsa frithchuimilte statach
Is fórsa frithchuimilte é an fórsa frithchuimilte statach atá ag gníomhú ar dhromchla rudaí a theagmhaíonn lena chéile nuair nach bhfuil rudaí bogtha fós.
Taispeánann Fíor 1 réad atá fós ar dhromchla eitleáin chomhréidh. Mura bhfuil an réad bogtha fós, ansin tá an fórsa frithchuimilte statach (fs) níos lú ná an fórsa tarraingthe (F). Má leanann sé de bheith á tharraingt, ansin bogfaidh an réad. Nuair a bhogfaidh an réad ceart, méid an fhórsa frithchuimilte stataigh (fs) cothrom le méid an fhórsa tarraingthe (F).
Deir Céad Dlí Newton go mbíonn rudaí ina suaimhneas má tá an fórsa iomlán (an fórsa mar thoradh) cothrom le nialas.
ΣF y = 0 (Lig don réad suaimhneas agus ná bog go hingearach)
N – w = 0
N = w (1.2)
Cuir N in ionad N i gcothromóid 1.1 i gcothromóid 1.2
fs = μsw
f s = μ s mg (1.3)
fs = frithchuimilt statach (N), μs = comhéifeacht frithchuimilte statach, N = fórsa gnáth (N), w = domhantarraingt (N), m = mais (kg), g = luasghéarú domhantarraingthe (m/ s² )
Más mian leat comhéifeacht na frithchuimilte statach a chinneadh, bain úsáid as cothromóid 1.1 b
Σf x = 0 (Luíonn an réad agus ní ghluaiseann sé sa treo cothrománach)
F – fs = 0
F = fs ( 1.4)
Nuair a thosaíonn an réad ag bogadh, is ionann an fórsa frithchuimilte statach uasta agus méid an fhórsa brú nó tarraingthe.
2.2 Fórsa frithchuimilte cinéiteach
Is é an fórsa frithchuimilte cinéiteach an fórsa frithchuimilte atá ag gníomhú ar dhromchla rudaí a theagmhaíonn lena chéile nuair a bhíonn réad ag gluaiseacht.
Más mian leat comhéifeacht na frithchuimilte cinéiteach (μk) a chinneadh , bain úsáid as cothromóid 1.5 b
Taispeánann Fíor 2 réad á tharraingt go rialta ionas go mbogann an réad ar luas tairiseach. Agus é ag bogadh ar luas tairiseach, is ionann méid an fhórsa frithchuimilte cinéiteach (fk) agus méid an fhórsa tarraingthe (F).
Deir Céad Dlí Newton go mbogann réad ar luas tairiseach má tá an fórsa iomlán (an fórsa comhthoraidh) cothrom le nialas.
ΣF x = 0 (bogann rudaí ag luas tairiseach sa treo cothrománach)
F – fk = 0
F = fk ( 1.6)
Fadhb shamplach 1:
Tarraingíonn mac léinn bíoma le mais 1 kg atá suite ar dhromchla an bhoird ag baint úsáide as dinimiméadar (gléas tomhais fórsa). Nuair a ghluaiseann an bíoma, taispeánann an dinimiméadar an uimhir 2 N. Más é luasghéarú an domhantarraingthe = 10 m/s² , faigh (a) méid an fhórsa frithchuimilte stataigh (b) comhéifeacht na frithchuimilte stataigh
réiteach:
Ar a dtugtar : m = 1 kg, F = 2 N, g = 10 m/s² , w = mg = 10 N
(a) f s
Nuair a ghluaisfidh an bhíoma, is ionann méid an fhórsa frithchuimilte stataigh agus méid an fhórsa tarraingthe (déan comparáid idir cothromóid 1.4). Mar sin, f s = F = 2 N.
(b) μ s
fs = μsw
2 N = (μ s )(10 N)
μs = 2 N / 10 N = 0.2
Fadhb shamplach 2:
Tarraingítear bíoma le mais 1 kg atá suite os cionn dhromchla an bhoird go rialta ionas go mbogann an bíoma ar luas tairiseach. Nuair a ghluaiseann an bíoma ar luas tairiseach, taispeánann an dinimiméadar an uimhir 1 N. Más é luasghéarú an domhantarraingthe = 10 m/s² , cinntigh (a) méid an fhórsa frithchuimilte cinéiteach (b) comhéifeacht na frithchuimilte cinéiteach
réiteach:
Ar a dtugtar: m = 1 kg, g = 10 m/s² , F = 1 N, w = mg = 10 N
(a) fk
Nuair a ghluaiseann an bhíoma go rialta nó ag luas tairiseach, is ionann méid an fhórsa frithchuimilte cinéiteach agus méid an fhórsa tarraingthe (déan comparáid idir cothromóid 1.6).
Mar sin, fk = F = 1 N
(b) μk
fk = μkw
1 N = (μ k )(10 N)
μk = 1 N / 10 N = 0.1
