뉴턴의 운동 법칙 관련 문제 풀이 - 정지 마찰력과 운동 마찰력
1. 물체가 수평 바닥에 놓여 있다. 정지 마찰 계수는 0.4이고 중력 가속도는 9.8 m/s²이다 . (a) 정지 마찰력의 최대값 (b) 정지 마찰력 F의 최소값을 구하시오.
해법
알려진 바에 따르면:
질량 (m) = 1 kg
정지 마찰 계수 (μs ) = 0.4
중력 가속도(g) = 9.8 m/ s²
무게 (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ) = 10 kg m/s² = 10 뉴턴
수직항력 (N) = w = 10 뉴턴
구함:
(a) 정지 마찰력의 최대값 (b) 마찰력 F의 최소값
솔루션 :
(a) 정지 마찰력의 최대값
f s = μ s N
f s = (0.4)(9.8 N) = 3.92 뉴턴
(b) F의 최소 힘
물체에 힘 F가 작용하는데도 물체가 움직이지 않는다면, 바닥과의 마찰력이 물체에 작용하는 것입니다. 만약 물체가 움직이기 시작한다면, 정지 마찰력을 넘어서는 힘이 작용하는 것이고, 이는 운동 마찰력이 작용한다는 것을 의미합니다. 물체는 힘 F가 정지 마찰력의 최대값보다 클 때 움직이기 시작합니다.
따라서 최소 마찰력 F는 최대 정지 마찰력과 같으며, 이는 3.92뉴턴입니다.
[아이알피]
2. 1kg 상자가 수평면을 따라 힘 F에 의해 당겨져 일정한 속도로 움직이고 있습니다. 운동 마찰 계수가 0.1일 때, 힘 F의 크기를 구하세요! (g = 9.8 m/ s² )
알려진 바에 따르면:
운동 마찰 계수( μk ) = 0.1
상자의 질량(m) = 1kg
중력 가속도(g) = 9.8 m/ s²
무게(w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 뉴턴
수직항력(N) = w = 9.8 뉴턴
구함 : F
솔루션 :
뉴턴의 제1법칙 은 물체에 작용하는 알짜힘이 없다면 모든 물체는 정지 상태를 유지하거나 직선 운동을 일정한 속도로 계속한다는 것입니다.
따라서 물체가 일정한 속도 로 움직이면 알짜힘은 없어야 합니다( Σ F = 0) . 힘 F는 물체에 오른쪽 방향으로 작용하므로 운동 마찰력은 물체에 왼쪽 방향으로 작용합니다.
∑ F = 0
F – f k = 0
F = f k
운동 마찰력:
f k = μ k N = (0.1)(9.8 N) = 0.98 뉴턴
물체는 일정한 속도로 움직이며, F = f k = 0.98 뉴턴입니다.
[아이알피]
3. 물체가 일정한 속도로 경사면을 미끄러져 내려갑니다 . 운동 마찰 계수( μk ) 를 구하십시오 . g = 9.8 m/ s²
해법
w = 무게, wx = 무게의 수평 성분(경사면을 따라 향하는 방향), wy = 무게의 수직 성분(경사면에 수직인 방향), N = 수직항력, fk = 운동 마찰력.
알려진 바에 따르면:
질량(m) = 1 kg
중력 가속도(g) = 9.8 m/ s²
무게(w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 뉴턴
w x = w sin 30 o = (9.8 N)(0.5) = 4.9 뉴턴
w y = w cos 30 o = (9.8 N)(0.5) √ 3 = 4.9 √ 3 뉴턴
수직항력(N) = w y = 4.9√3 뉴턴
구하는 값 : 운동 마찰 계수 ( μk )
솔루션 :
물체가 일정한 속도로 경사면을 미끄러져 내려가므로 알짜힘은 0입니다.
∑ F = 0
w x – f k = 0
w x = f k
w x = μ k N
5 = μ k ( 5 √ 3 )
μk = 5 / 5√3
μk = 1 / √3
μk = 0.58
[아이알피]
[wpdm_package id = '472 ′]
- 질량과 무게
- 법선력
- 뉴턴의 운동 제XNUMX법칙
- 마찰력
- 마찰력이 없는 수평면에서의 운동
- 마찰력이 작용하는 거친 수평면 위에서 동일한 가속도로 움직이는 두 물체의 운동
- 마찰력이 없는 경사면에서의 운동
- 마찰력이 작용하는 거친 경사면에서의 운동
- 엘리베이터 안에서의 움직임
- 줄과 도르래로 연결된 물체의 운동
- 가속도의 크기가 같은 두 물체
- 평평한 곡선을 도는 것 – 원형 운동의 역학
- 경사진 커브길을 도는 것 – 원형 운동의 역학
- 수평 원형 궤도를 따라 등속 운동
- 등속 원운동에서의 구심력
