פתרו בעיות בחוקי התנועה של ניוטון - כוח החיכוך הסטטי והקינטי
1. גוף מונח על רצפה אופקית. מקדם החיכוך הסטטי הוא 0.4 ותאוצת הכבידה היא 9.8 מטר/שנייה . 2. קבע (א) את הכוח המקסימלי של החיכוך הסטטי. (ב) את הכוח המינימלי של F
פתרון
ידוע:
מסה (מ') = 1 ק"ג
מקדם החיכוך הסטטי (μ s ) = 0.4
תאוצת הכבידה (g) = 9.8 מטר/שנייה 2
משקל (w) = מ"ג = (1 ק"ג)(10 מטר/שנייה 2 ) = 10 ק"ג מטר/שנייה 2 = 10 ניוטון
כוח נורמלי (N) = w = 10 ניוטון
מבוקש:
(א) הכוח המקסימלי של החיכוך הסטטי (ב) הכוח המינימלי של F
פתרון:
(א) הכוח המקסימלי של החיכוך הסטטי
fs = μs / N
fs = (0.4)(9.8 N) = 3.92 ניוטון
(ב) הכוח המינימלי של F
אם הכוח F מופעל על העצם אך הוא אינו זז, אז חייב להיות כוח חיכוך סטטי שמפעילה הרצפה על העצם. אם העצם מתחיל לנוע, כוח החיכוך הסטטי חורג מכוח החיכוך הקינטי. העצם מתחיל לנוע אם F גדול מכוח החיכוך הסטטי המקסימלי.
אז הכוח המינימלי של F = הכוח המקסימלי של החיכוך הסטטי = 3.92 ניוטון.
[IRP]
2. קופסה במשקל 1 ק"ג נמשכת לאורך משטח אופקי על ידי כוח F, כך שהקופסה נעה במהירות קבועה. אם מקדם החיכוך הקינטי הוא 0.1, קבע את גודל הכוח F! (g = 9.8 מטר/שנייה 2 )
ידוע:
מקדם החיכוך הקינטי ( μk ) = 0.1
מסת הקופסה (מ') = 1 ק"ג
תאוצת הכבידה (g) = 9.8 מטר/שנייה 2
משקל (w) = מ"ג = (1 ק"ג)(9.8 מטר/שנייה 2 ) = 9.8 ק"ג מטר/שנייה 2 = 9.8 ניוטון
כוח נורמלי (N) = w = 9.8 ניוטון
מבוקש : פ
פתרון:
החוק הראשון של ניוטון קובע שאם לא פועל כוח נקי על גוף, כל גוף ממשיך במצב מנוחה, או במהירות קבועה בקו ישר.
לכן, אם הגוף נע במהירות קבועה , לא חייב להיות כוח נקי ( ΣF = 0) . כוח F מופעל על הגוף בכיוון הנכון, כך שכוח החיכוך הקינטי מופעל על הגוף בכיוון שמאל.
∑ F = 0
F – fk = 0
F = fk
כוח החיכוך הקינטי:
f k = μ k N = (0.1)(9.8 N) = 0.98 ניוטון
גוף נע במהירות קבועה, F = fk = 0.98 ניוטון
[IRP]
3. גוף מחליק במורד מישור משופע במהירות קבועה. קבע את מקדם החיכוך הקינטי ( μk ) . g = 9.8 מטר/שנייה 2
פתרון
w = משקל, w x = רכיב אופקי של המשקל, נקודות לאורך השיפוע, w y = רכיב אנכי של המשקל, בניצב למישור המשופע, N = כוח נורמלי, f k = כוח החיכוך הקינטי.
ידוע:
מסה (מ"ר) = 1 ק"ג
תאוצת הכבידה (g) = 9.8 מטר/שנייה 2
משקל (w) = מ"ג = (1 ק"ג)(9.8 מטר/שנייה 2 ) = 9.8 ק"ג מטר/שנייה 2 = 9.8 ניוטון
w x = w sin 30 o = (9.8 N)(0.5) = 4.9 ניוטון
w y = w cos 30 o = (9.8 N)(0.5) √3 = 4.9 √3 ניוטון
כוח נורמלי (N) = w y = 4.9 √ 3 ניוטון
מקדם חיכוך קינטי ( μk )
פתרון:
גוף מחליק במורד מישור משופע במהירות קבועה כך שהכוח נטו = 0.
∑ F = 0
w x – f k = 0
w x = f k
w x = μ k N
5 = μk ( 5 √3 )
μk = 5 / 5 √3
μk = 1 / √3
μk = 0.58
[IRP]
[wpdm_package id = '472 ′]
- מסה ומשקל
- כוח רגיל
- חוק התנועה השני של ניוטון
- כוח חיכוך
- תנועה על משטח אופקי ללא כוח חיכוך
- תנועת שני גופים בעלי תאוצה זהה על משטח אופקי מחוספס עם כוח חיכוך
- תנועה על מישור משופע ללא כוח חיכוך
- תנועה על מישור משופע גס עם כוח חיכוך
- תנועה במעלית
- תנועת גופים המחוברים באמצעות חוטים וגלגלות
- שני גופים בעלי גודל תאוצה זהה
- עיגול עקומה שטוחה - דינמיקה של תנועה מעגלית
- עיגול עקומה משופעת - דינמיקה של תנועה מעגלית
- תנועה אחידה במעגל אופקי
- כוח צנטריפטלי בתנועה מעגלית אחידה
