Przykład pytań dotyczących siły tarcia

6 przykładów pytań dotyczących siły tarcia

1. Klocek o masie 1 kg spoczywa na szorstkiej, płaskiej powierzchni. Współczynnik tarcia statycznego wynosi 0,4, a przyspieszenie ziemskie wynosi 10 m/s.². Określ (a) wartość siły tarcia statycznego, (b) minimalną siłę rozciągającą F, aby klocek zaczął się poruszać!
Pembahasan
Wiadomo, że :
Zapytano :
(a) Wielkość siły tarcia statycznego (b) Wielkość minimalnej siły rozciągającej (F)
Odpowiedź :
(A) Wielkość siły tarcia statycznego (f_s)
(B) Minimalna siła rozciągająca (F)
Jeśli obiekt jest ciągnięty z siłą F, ale nadal pozostaje w spoczynku, na obiekt działa tarcie statyczne. Jeśli obiekt jest ciągnięty z siłą F, a obiekt jest już w ruchu, na obiekt działa tarcie kinetyczne. Tarcie statyczne hamuje ruch obiektu i, jak pokazano na rysunku, kierunek tarcia statycznego jest przeciwny do kierunku siły rozciągającej (F). Gdy siła rozciągająca (F) ma tę samą wartość co siła tarcia statycznego, obiekt się poruszy (obiekt pozostaje w spoczynku). Obiekt zaczyna się poruszać, gdy siła rozciągająca jest większa niż siła tarcia statycznego.
Zatem minimalna siła rozciągająca (F), która jest konieczna, aby klocek zaczął się poruszać, wynosi 4 niutony.

2. Klocek o masie 1 kg umieszczony na płaskiej, szorstkiej powierzchni jest ciągnięty siłą F w taki sposób, że klocek porusza się po linii prostej ze stałą prędkością. Jeśli współczynnik tarcia kinetycznego wynosi 0,1, określ wartość siły ciągnącej F! (g = 10 m/s)²)  
Pembahasan
Wiadomo, że :
Zapytano : F
Odpowiedź :
Klocek poruszający się po linii prostej ze stałą prędkością = klocek poruszający się ze stałą prędkością = klocek poruszający się bez przyspieszenia. Pierwsze prawo Newtona głosi, że jeśli wypadkowa siła działająca na obiekt = 0, to obiekt ten jest w spoczynku lub porusza się ze stałą prędkością.
Klocek porusza się ze stałą prędkością, zatem siła wypadkowa działająca na klocek jest równa 0. Aby siła wypadkowa była równa 0, oprócz siły ciągnącej F w prawo, musi istnieć siła o tej samej wartości co F, ale skierowana w lewo. Siłą, o której mowa, jest siła tarcia kinetycznego, siła tarcia kinetycznego działająca na klocek, gdy obiekt się porusza. Matematycznie:
Ponieważ obiekt porusza się po linii prostej ze stałą prędkością, wartość siły ciągnącej F = f_s = 1 niutonów

3. Pudełko o masie 1 kg zsuwa się ze stałą prędkością w dół po równi pochyłej. Wyznacz współczynnik tarcia kinetycznego… (g = 10 m/s)²)
Pembahasan

Podpis :
w = grawitacja, w_x = składowa siły ciężkości równoległa do powierzchni równi pochyłej, w_y = składowa siły grawitacji prostopadła do płaszczyzny pochyłej, N = siła normalna, f_k = siła tarcia kinetycznego.

Odpowiedź :
Pudełko zsuwa się w dół ze stałą prędkością, więc siła wypadkowa jest równa 0. Pudełko porusza się po równi pochyłej, na której równi pochyłej działa siła w_x i f_kTe dwie siły mają tę samą wartość, ale przeciwne kierunki, więc siła wypadkowa = 0.

[angielski : Siła tarcia statycznego i kinetycznego – problemy i rozwiązania]

4. Jeżeli masa obiektu wynosi 4 kg, kąt nachylenia wynosi 30^o i przyspieszenie grawitacyjne 10 ms^-2 Obiekt nadal będzie się ślizgał. Maksymalna wartość współczynnika tarcia między obiektem a równią pochyłą wynosi…
Pembahasan
Wiadomo, że:
m = 4 kg, g = 10 m/s²
Pytanie: maksymalny współczynnik tarcia?
Jawab:
Współczynnik tarcia statycznego jest większy od współczynnika tarcia kinetycznego, dlatego maksymalny współczynnik tarcia oznacza maksymalny współczynnik tarcia statycznego.
Obiekty nie poruszają się w kierunku pionowym:
Zastąp f_s w równaniu 1 z f_s w równaniu 2.
5. Jeśli obiekt zostanie umieszczony na szorstkiej powierzchni, a następnie pociągnięty z siłą, wystąpi siła przeciwna zwana tarciem. Wartość tej siły tarcia zależy od…
A. chropowatość powierzchni ciernej
B. wielkość siły normalnej
C. chropowatość powierzchni ciernych i wielkość siły normalnej
D. masa ciągniętego przedmiotu
E. wielkość siły przyciągającej obiekt
Pembahasan
Tarcie statyczne występuje, gdy obiekt jest ciągnięty, ale jeszcze się nie porusza. Tarcie kinetyczne występuje, gdy obiekt się porusza.
Jeżeli obiekt znajduje się na płaskiej płaszczyźnie, to N = w = mg
Jeżeli obiekt znajduje się na równi pochyłej, to N = w_y = w cos theta (por. przykładowe zadanie 1)
Opis: f_s = siła tarcia statycznego, f_k = siła tarcia kinetycznego, N = siła normalna, w = grawitacja = masa obiektu, g = przyspieszenie ziemskie.
Jeżeli problem dotyczy chropowatej, płaskiej powierzchni, wówczas wielkość siły tarcia zależy od chropowatości powierzchni (współczynnika tarcia) i siły normalnej (N).
Prawidłowa odpowiedź to C.

6. Wielkość siły tarcia działającej na ciało poruszające się po równi pochyłej zależy od...
A. ciężar obiektu i prędkość obiektu
B. kąt nachylenia płaszczyzny do płaszczyzny poziomej i prędkość obiektu
C. siła normalna i chropowatość powierzchni obiektu
D. ciężar obiektu i kąt nachylenia płaszczyzny do płaszczyzny poziomej
E. chropowatość powierzchni płaszczyzny i prędkość obiektu
Pembahasan
Wzór na maksymalną siłę tarcia statycznego na równi pochyłej:
Prawidłowa odpowiedź to C.
Współczynnik tarcia zależy natomiast wyłącznie od kąta nachylenia do poziomu (theta).