Exempel på frågor om friktionskraft

6 exempel på frågor om friktionskraft

1. Ett block med massan 1 kg står i vila på en grov, plan yta. Friktionskoefficienten är 0,4 och tyngdaccelerationen är 10 m/s.²Bestäm (a) storleken på den statiska friktionskraften (b) den minsta dragkraften F så att blocket börjar röra sig!
Diskussion
Det är känt :
Frågade :
(a) Storleken på den statiska friktionskraften (b) Storleken på den minsta dragkraften (F)
Jawab :
(A) Storleken på den statiska friktionskraften (f_s)
(B) Minsta dragkraft (F)
Om ett föremål dras med kraften F men föremålet fortfarande är i vila, verkar statisk friktion på föremålet. Om ett föremål dras med kraften F och föremålet redan rör sig, verkar kinetisk friktion på föremålet. Statisk friktion hämmar föremålets rörelse och som visas på bilden är riktningen för den statiska friktionen motsatt riktningen för dragkraften (F). När dragkraften (F) har samma storlek som den statiska friktionskraften, kommer föremålet att röra sig (föremålet förblir i vila). Föremålet börjar röra sig när dragkraften är större än den statiska friktionskraften.
Så den minsta dragkraften (F) för att blocket ska börja röra sig är 4 Newton.

2. Ett block med massan 1 kg som placeras på en grov, plan yta dras med kraften F på ett sådant sätt att blocket rör sig i en rak linje med konstant hastighet. Om den kinetiska friktionskoefficienten är 0,1. Bestäm storleken på dragkraften F! (g = 10 m/s)²)  
Diskussion
Det är känt :
Frågade : F
Jawab :
Ett block som rör sig i en rak linje med konstant hastighet = ett block som rör sig med konstant hastighet = ett block som rör sig utan acceleration. Newtons första lag säger att om den resulterande kraften som verkar på ett objekt = 0 så är objektet i vila eller rör sig med konstant hastighet.
Blocket rör sig med konstant hastighet, därför är den resulterande kraften som verkar på blocket = 0. För att den resulterande kraften ska vara = 0, måste det, utöver dragkraften F åt höger, finnas en kraft som har samma storlek som F men är riktad åt vänster. Kraften i fråga är den kinetiska friktionskraften, den kinetiska friktionskraften som verkar på blocket när objektet rör sig. Matematiskt sett:
Eftersom objektet rör sig i en rak linje med konstant hastighet, är dragkraftens storlek F = f_s = 1 Newton

3. En låda med massan 1 kg glider ner med konstant hastighet på ett grovt lutande plan. Bestäm den kinetiska friktionskoefficienten… (g = 10 m/s²)
Diskussion

Bildtext:
w = gravitation, w_x = gravitationskomponent parallell med ytan på det lutande planet, w_y = komponent av tyngdkraften vinkelrätt mot det lutande planet, N = normalkraft, f_k = kinetisk friktionskraft.

Jawab :
Lådan glider ner med konstant hastighet, därför är den resulterande kraften = 0. Lådan rör sig på ytan av ett lutande plan, där det på ytan av det lutande planet finns en kraft w_x och f_kDessa två krafter har samma magnitud men motsatta riktningar, så den resulterande kraften = 0.

Statisk och kinetisk friktionskraft – problem och lösningar

4. Om föremålets massa är 4 kg är lutningsvinkeln 30^o och gravitationsacceleration på 10 ms^-2 Objektet kommer fortfarande att glida. Det maximala värdet på friktionskoefficienten mellan objektet och det lutande planet är…
Diskussion
Det är känt att:
m = 4 kg, g = 10 m/s²
Frågade: maximal friktionskoefficient?
Jawab:
Den statiska friktionskoefficienten är större än den kinetiska friktionskoefficienten, därför är det som menas med den maximala friktionskoefficienten den maximala statiska friktionskoefficienten.
Objekt rör sig inte i vertikal riktning:
Ersätt f_s i ekvation 1 med f_s i ekvation 2.
5. Om ett föremål placeras på en ojämn yta och sedan dras med en kraft, kommer en motkraft som kallas friktion att uppstå. Storleken på denna friktionskraft beror på...
A. friktionsytans ojämnhet
B. normalkraftens storlek
C. friktionsytornas ojämnhet och normalkraftens storlek
D. massan av det föremål som dras
E. storleken på den kraft som attraherar objektet
Diskussion
Statisk friktion verkar när ett föremål dras men ännu inte rör sig. Kinetisk friktion verkar när ett föremål rör sig.
Om objektet befinner sig på ett plant plan så är N = w = mg
Om objektet befinner sig på ett lutande plan så är N = w_y = w cos theta (jfr exempelproblem 1)
Beskrivning: f_s = statisk friktionskraft, f_k = kinetisk friktionskraft, N = normalkraft, w = gravitation = objektets massa, g = tyngdacceleration.
Om problemet avser en grov, plan yta, beror friktionskraftens storlek på ytjämnheten (friktionskoefficienten) och normalkraften (N).
Det rätta svaret är C.

6. Storleken på friktionskraften på ett föremål som rör sig på ett lutande plan beror på...
A. objektets vikt och objektets hastighet
B. planets lutningsvinkel i förhållande till horisontalplanet och objektets hastighet
C. normalkraft och objektets ytjämnhet
D. objektets vikt och planets lutningsvinkel i förhållande till horisontalplanet
E. planets ytjämnhet och objektets hastighet
Diskussion
Formeln för maximal statisk friktionskraft på ett lutande plan:
Det rätta svaret är C.
Medan friktionskoefficienten endast beror på lutningsvinkeln mot horisontalplanet (theta).