Berzes spēka jautājumu piemērs

6 berzes spēka jautājumu piemēri

1. Bloks ar masu 1 kg atrodas uz nelīdzenas, līdzenas virsmas. Statiskās berzes koeficients ir 0,4 un brīvās krišanas paātrinājums ir 10 m/s.²Nosakiet (a) statiskās berzes spēka lielumu (b) minimālo stiepes spēku F, lai bloks sāktu kustēties!
Diskusija
Ir zināms :
Jautāts :
(a) Statiskās berzes spēka lielums (b) Minimālā stiepes spēka (F) lielums
Jawab :
() Statiskās berzes spēka lielums (f_s)
(B) Minimālais stiepes spēks (F)
Ja objektu velk ar spēku F, bet objekts joprojām atrodas miera stāvoklī, tad uz objektu iedarbojas statiskā berze. Ja objektu velk ar spēku F un objekts jau kustas, tad uz objektu iedarbojas kinētiskā berze. Statiskā berze kavē objekta kustību, un, kā parādīts attēlā, statiskās berzes virziens ir pretējs stiepes spēka (F) virzienam. Kad stiepes spēkam (F) ir tāds pats lielums kā statiskajam berzes spēkam, tad objekts kustēsies (objekts paliek miera stāvoklī). Objekts sāk kustēties, kad stiepes spēks ir lielāks par statisko berzes spēku.
Tātad minimālais stiepes spēks (F), lai bloks sāktu kustēties, ir 4 ņūtoni.

2. Bloks ar masu 1 kg, kas novietots uz nelīdzenas, līdzenas virsmas, tiek vilkts ar spēku F tā, lai bloks pārvietotos taisnā līnijā ar nemainīgu ātrumu. Ja kinētiskās berzes koeficients ir 0,1, nosakiet vilkšanas spēka F lielumu! (g = 10 m/s²)  
Diskusija
Ir zināms :
Jautāts : F
Jawab :
Bloks, kas pārvietojas taisnā līnijā ar nemainīgu ātrumu = bloks, kas pārvietojas ar nemainīgu ātrumu = bloks, kas pārvietojas bez paātrinājuma. Ņūtona pirmais likums nosaka, ka, ja uz objektu iedarbojošais rezultējošais spēks = 0, tad objekts atrodas miera stāvoklī vai pārvietojas ar nemainīgu ātrumu.
Bloks pārvietojas ar nemainīgu ātrumu, tāpēc rezultējošais spēks, kas iedarbojas uz bloku, ir = 0. Lai rezultējošais spēks to būtu = 0, papildus vilkšanas spēkam F pa labi ir jābūt spēkam, kura lielums ir tāds pats kā F, bet kas vērsts pa kreisi. Minētais spēks ir kinētiskais berzes spēks – kinētiskais berzes spēks, kas iedarbojas uz bloku, kad objekts kustas. Matemātiski:
Tā kā objekts pārvietojas taisnā līnijā ar nemainīgu ātrumu, vilkšanas spēka lielums F = f_s = 1 ņūtoni

3. Kaste ar masu 1 kg slīd uz leju ar nemainīgu ātrumu pa aptuvenu slīpu plakni. Nosakiet kinētiskās berzes koeficientu… (g = 10 m/s²)
Diskusija

Paraksts:
w = gravitācija, w_x = gravitācijas komponente, kas ir paralēla slīpās plaknes virsmai, w_y = gravitācijas spēka komponente, kas ir perpendikulāra slīpajai plaknei, N = normālais spēks, f_k = kinētiskais berzes spēks.

Jawab :
Kaste slīd uz leju ar nemainīgu ātrumu, tāpēc iegūtais spēks = 0. Kaste pārvietojas pa slīpas plaknes virsmu, kur uz slīpas plaknes virsmas darbojas spēks w_x un f_kŠiem diviem spēkiem ir vienāds lielums, bet pretēji virzieni, tāpēc iegūtais spēks = 0.

[Angļu valoda: Statiskās un kinētiskās berzes spēks – problēmas un risinājumi ]

4. Ja objekta masa ir 4 kg, slīpuma leņķis ir 30^o un gravitācijas paātrinājums 10 ms^-2 Objekts joprojām slīdēs. Berzes koeficienta maksimālā vērtība starp objektu un slīpo plakni ir…
Diskusija
Ir zināms, ka:
m = 4 kg, g = 10 m/s²
Jautāts: maksimālais berzes koeficients?
Atbilde:
Statiskā berzes koeficients ir lielāks nekā kinētiskā berzes koeficients, tāpēc ar maksimālo berzes koeficientu tiek domāts maksimālais statiskās berzes koeficients.
Objekti nepārvietojas vertikālā virzienā:
Aizstāt f_s 1. vienādojumā ar f_s 2. vienādojumā.
5. Ja objekts tiek novietots uz nelīdzenas virsmas un pēc tam pavilkts ar spēku, rodas pretējs spēks, ko sauc par berzi. Šī berzes spēka lielums ir atkarīgs no...
A. berzes virsmas raupjums
B. normālā spēka lielums
C. berzes virsmu raupjums un normālā spēka lielums
D. velkamā objekta masa
E. spēka lielums, kas pievelk objektu
Diskusija
Statiskā berze darbojas, kad objekts tiek vilkts, bet vēl nekustas. Kinētiskā berze darbojas, kad objekts kustas.
Ja objekts atrodas uz līdzenas virsmas, tad N = w = mg
Ja objekts atrodas uz slīpas plaknes, tad N = w_y = w cos theta (sal. 1. uzdevumu)
Apraksts: f_s = statiskā berzes spēks, f_k = kinētiskais berzes spēks, N = normālais spēks, w = gravitācija = objekta masa, g = brīvās krišanas paātrinājums.
Ja problēma attiecas uz raupju plakanu virsmu, tad berzes spēka lielums ir atkarīgs no virsmas raupjuma (berzes koeficienta) un normālā spēka (N).
Pareizā atbilde ir C.

6. Berzes spēka lielums uz objektu, kas pārvietojas pa slīpu plakni, ir atkarīgs no...
A. objekta svars un objekta ātrums
B. plaknes slīpuma leņķis pret horizontālo plakni un objekta ātrums
C. objekta normālais spēks un virsmas raupjums
D. objekta svars un plaknes slīpuma leņķis attiecībā pret horizontālo plakni
E. plaknes virsmas raupjums un objekta ātrums
Diskusija
Maksimālā statiskā berzes spēka formula slīpā plaknē:
Pareizā atbilde ir C.
Kamēr berzes koeficients ir atkarīgs tikai no slīpuma leņķa pret horizontāli (teta).