Eksempel på spørsmål om friksjonskraft

6 eksempler på spørsmål om friksjonskraft

1. En blokk med en masse på 1 kg står i ro på en ru, flat overflate. Den statiske friksjonskoeffisienten er 0,4 og tyngdeakselerasjonen er 10 m/s.²Bestem (a) størrelsen på den statiske friksjonskraften (b) den minste strekkraften F slik at blokken begynner å bevege seg!
Diskusjon
Det er kjent :
Spurt :
(a) Størrelsen på den statiske friksjonskraften (b) Størrelsen på den minste strekkraften (F)
Jawab :
(A) Størrelsen på den statiske friksjonskraften (f_s)
(B) Minimum strekkraft (F)
Hvis en gjenstand trekkes med en kraft F, men gjenstanden fortsatt er i ro, virker statisk friksjon på gjenstanden. Hvis en gjenstand trekkes med en kraft F og gjenstanden allerede er i bevegelse, virker kinetisk friksjon på gjenstanden. Statisk friksjon hemmer gjenstandens bevegelse, og som vist på bildet er retningen på den statiske friksjonen motsatt av retningen på strekkraften (F). Når strekkraften (F) har samme størrelse som den statiske friksjonskraften, vil gjenstanden bevege seg (gjenstanden forblir i ro). Gjenstanden begynner å bevege seg når strekkraften er større enn den statiske friksjonskraften.
Så den minste strekkraften (F) for at blokken skal begynne å bevege seg er 4 Newton.

2. En blokk med en masse på 1 kg som plasseres på en ru, flat overflate trekkes med en kraft F på en slik måte at blokken beveger seg i en rett linje med konstant hastighet. Hvis den kinetiske friksjonskoeffisienten er 0,1. Bestem størrelsen på trekkraften F! (g = 10 m/s²)  
Diskusjon
Det er kjent :
Spurt : F
Jawab :
En blokk som beveger seg i en rett linje med konstant hastighet = en blokk som beveger seg med konstant hastighet = en blokk som beveger seg uten akselerasjon. Newtons første lov sier at hvis den resulterende kraften som virker på et objekt = 0, så er objektet i ro eller beveger seg med konstant hastighet.
Blokken beveger seg med konstant hastighet, derfor er den resulterende kraften som virker på blokken = 0. For at den resulterende kraften skal være = 0, må det i tillegg til trekkraften F mot høyre være en kraft som har samme størrelsesorden som F, men er rettet mot venstre. Kraften det er snakk om er den kinetiske friksjonskraften, den kinetiske friksjonskraften som virker på blokken når objektet beveger seg. Matematisk:
Fordi objektet beveger seg i en rett linje med konstant hastighet, er størrelsen på trekkraften F = f_s = 1 Newton

3. En boks med en masse på 1 kg glir ned med konstant hastighet på et grovt skråplan. Bestem den kinetiske friksjonskoeffisienten… (g = 10 m/s²)
Diskusjon

Bildetekst:
w = tyngdekraft, w_x = tyngdekomponenten parallelt med overflaten av det skråplanet, w_y = komponent av tyngdekraften vinkelrett på skråplanet, N = normalkraft, f_k = kinetisk friksjonskraft.

Jawab :
Kassen glir ned med konstant hastighet, derfor er den resulterende kraften = 0. Kassen beveger seg på overflaten av et skråplan, hvor det på overflaten av skråplanet er en kraft w_x og f_kDisse to kreftene har samme størrelse, men motsatt retning, så den resulterende kraften = 0.

[Engelsk: Statisk og kinetisk friksjonskraft – problemer og løsninger ]

4. Hvis objektets masse er 4 kg, er helningsvinkelen 30^o og gravitasjonsakselerasjon på 10 ms^-2 Objektet vil fortsatt gli. Maksimalverdien av friksjonskoeffisienten mellom objektet og skråplanet er…
Diskusjon
Det er kjent at:
m = 4 kg, g = 10 m/s²
Spurt: maksimal friksjonskoeffisient?
Jawab:
Den statiske friksjonskoeffisienten er større enn den kinetiske friksjonskoeffisienten, derfor er det som menes med maksimal friksjonskoeffisient den maksimale statiske friksjonskoeffisienten.
Objekter beveger seg ikke i vertikal retning:
Erstatt f_s i ligning 1 med f_s i ligning 2.
5. Hvis en gjenstand plasseres på en ru overflate og deretter trekkes med en kraft, vil det oppstå en motkraft kalt friksjon. Størrelsen på denne friksjonskraften avhenger av...
A. ruheten på friksjonsflaten
B. størrelsen på normalkraften
C. ruheten til friksjonsflatene og størrelsen på normalkraften
D. massen til objektet som trekkes
E. størrelsen på kraften som tiltrekker objektet
Diskusjon
Statisk friksjon virker når et objekt blir trukket, men ennå ikke er i bevegelse. Kinetisk friksjon virker når et objekt beveger seg.
Hvis objektet er på et flatt plan, så er N = w = mg
Hvis objektet er på et skråplan, så er N = w_y = w cos theta (jf. eksempelproblem 1)
Beskrivelse: f_s = statisk friksjonskraft, f_k = kinetisk friksjonskraft, N = normalkraft, w = tyngdekraft = objektets masse, g = tyngdeakselerasjon.
Hvis problemet gjelder en ru, flat overflate, avhenger størrelsen på friksjonskraften av overflateruheten (friksjonskoeffisienten) og normalkraften (N).
Det riktige svaret er C.

6. Størrelsen på friksjonskraften på et objekt som beveger seg på et skråplan avhenger av...
A. objektets vekt og objektets hastighet
B. planets hellingsvinkel i forhold til horisontalplanet og objektets hastighet
C. normalkraft og overflateruhet på objektet
D. objektets vekt og planets helningsvinkel i forhold til horisontalplanet
E. overflateruhet på planet og objektets hastighet
Diskusjon
Formelen for maksimal statisk friksjonskraft på et skråplan:
Det riktige svaret er C.
Mens friksjonskoeffisienten bare avhenger av helningsvinkelen i forhold til horisontalen (theta).