Forța de frecare statică și cinetică – probleme și soluții

Probleme rezolvate din legile mișcării ale lui Newton – Forța de frecare statică și cinetică

1. Un obiect se sprijină pe o podea orizontală. Coeficientul de frecare statică este 0.4 , iar accelerația gravitațională este 9.8 m/s² ^. Determinați (a) Forța maximă de frecare statică (b) Forța minimă a lui F

Soluţie

Cunoscut:

Masă (m) = 1 kg

Coeficientul de frecare statică (μs ₎ = 0.4

Accelerația gravitațională (g) = 9.8 m/ ^s²

Greutate (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ⁾ = 10 kg m/s² ⁼ 10 newtoni

Forța normală (N) = w = 10 newtoni

Căutat:

(a) Forța maximă a frecării statice (b) Forța minimă a lui F

soluţie:

(a) Forța maximă a frecării statice

f _s = μ _s N

f _s = (0.4)(9.8 N) = 3.92 newtoni

(b) Forța minimă a lui F

Dacă forța F este exercitată asupra obiectului, dar acesta nu se mișcă, atunci trebuie să existe și forța de frecare statică exercitată de podea asupra obiectului. Dacă obiectul începe să se miște, iar forța de frecare statică este depășită, trebuie să existe și forța de frecare cinetică. Obiectul începe să se miște dacă F este mai mare decât forța maximă de frecare statică.

Deci forța minimă a lui F = forța maximă a frecării statice = 3.92 newtoni.

2. O cutie de 1 kg este trasă de-a lungul unei suprafețe orizontale de o forță F, deci cutia se mișcă cu o viteză constantă. Dacă coeficientul de frecare cinetică este 0.1, determinați magnitudinea forței F! (g = 9.8 m/ ^s² )

Cunoscut:

_{Coeficientul de frecare cinetică} ( μk ) = 0.1

Masa cutiei (m) = 1 kg

Accelerația gravitațională (g) = 9.8 m/ ^s²

Greutate (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ⁾ = 9.8 kg m/s² ⁼ 9.8 newtoni

Forța normală (N) = w = 9.8 newtoni

Caut : F

soluţie:

Prima lege a lui Newton afirmă că, dacă nicio forță netă nu acționează asupra unui obiect, fiecare obiect își continuă starea de repaus sau viteza constantă în linie dreaptă.

Deci, dacă obiectul se mișcă cu o viteză constantă , nu trebuie să existe nicio forță netă ( Σ F = 0) . Forța F este exercitată asupra obiectului în direcția dreaptă, astfel încât forța de frecare cinetică este exercitată asupra obiectului în direcția stângă.

∑ F = 0

F – _fk = 0

F = _fk

Forța de frecare cinetică:

f _k = μ _k N = (0.1)(9.8 N) = 0.98 Newtoni

obiectul se mișcă cu viteză constantă, F = f _k = 0.98 newtoni

3. Un obiect alunecă pe un plan înclinat cu viteză constantă. Determinați coeficientul de frecare cinetică ( _μk ) . g = 9.8 m/ ^s²

Soluţie

w = greutate, wx ₌ componenta orizontală a greutății, puncte de-a lungul planului înclinat, wy ₌ componenta verticală a greutății, perpendiculară pe planul înclinat, N = forța normală, fk ₌ forța de frecare cinetică.

Cunoscut:

Masa (m) = 1 kg

Accelerația gravitațională (g) = 9.8 m/ ^s²

greutate (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ⁾ = 9.8 kg m/s² ⁼ 9.8 newtoni

w _x = w sin 30 ^o = (9.8 N)(0.5) = 4.9 newtoni

w _y = w cos 30 ^o = (9.8 N)(0.5) √ 3 = 4.9 √ 3 newtoni

Forța normală (N) = w _y = 4.9 √ 3 newtoni

Coeficient de frecare cinetică dorit ( μk ₎

soluţie:

Un obiect alunecă pe un plan înclinat cu viteză constantă, astfel încât forța netă = 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

[wpdm_package id = '472 ′]

1. Masă și greutate
2. Forta normala
3. A doua lege a mișcării lui Newton
4. Forța de frecare
5. Mișcare pe o suprafață orizontală fără forță de frecare
6. Mișcarea a două corpuri cu aceeași accelerație pe o suprafață orizontală rugoasă sub influența forței de frecare
7. Mișcarea pe plan înclinat fără forță de frecare
8. Mișcare pe plan înclinat grosier cu forță de frecare
9. Mișcarea într-un lift
10. Mișcarea corpurilor conectate prin frânghii și scripeți
11. Două corpuri cu aceeași accelerație
12. Rotunjirea unei curbe plate – dinamica mișcării circulare
13. Rotunjirea unei curbe înclinate – dinamica mișcării circulare
14. Mișcare uniformă într-un cerc orizontal
15. Forța centripetală în mișcarea circulară uniformă