Löst problem i Newtons rörelselagar – Kraften hos statisk och kinetisk friktion
1. Ett föremål vilar på ett horisontellt golv. Den statiska friktionskoefficienten är 0.4 och tyngdaccelerationen är 9.8 m/s² . Bestäm (a) Den maximala kraften för den statiska friktionen (b) Den minsta kraften för F
Lösning
Känd:
Massa (m²) = 1 kg
Den statiska friktionskoefficienten (μs ) = 0.4
Tyngdaccelerationen (g) = 9.8 m/ s²
Vikt (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ) = 10 kg m/s² = 10 Newton
Normalkraft (N) = w = 10 Newton
Önskad:
(a) Den maximala kraften för den statiska friktionen (b) Den minsta kraften för F
lösning:
(a) Den maximala kraften av den statiska friktionen
fs = μs / N
fs = (0.4)(9.8 N) = 3.92 Newton
(b) Den minsta kraften för F
Om kraften F utövas på objektet men objektet inte rör sig, måste det finnas en statisk friktionskraft som golvet utövar på objektet. Om objektet börjar röra sig, överskrids den statiska friktionskraften, det måste finnas en kinetisk friktionskraft. Objektet börjar röra sig om F är större än den maximala statiska friktionskraften.
Så den minsta kraften F = den maximala kraften för den statiska friktionen = 3.92 Newton.
[IRP]
2. En låda på 1 kg dras längs en horisontell yta av en kraft F, så lådan rör sig med konstant hastighet. Om den kinetiska friktionskoefficienten är 0.1, bestäm storleken på kraften F! (g = 9.8 m/ s² )
Känd:
Den kinetiska friktionskoefficienten ( μk ) = 0.1
Lådans massa (m) = 1 kg
Tyngdaccelerationen (g) = 9.8 m/ s²
Vikt (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newton
Normalkraft (N) = w = 9.8 Newton
Önskas : F
lösning:
Newtons första lag säger att om ingen nettokraft verkar på ett föremål, fortsätter varje föremål i sitt viloläge, eller konstanta hastighet i en rät linje.
Så om objektet rör sig med konstant hastighet , måste det inte finnas någon nettokraft ( ΣF = 0) . Kraft F utövas på objektet i rätt riktning så att den kinetiska friktionskraften utövas på objektet i vänster riktning.
∑ F = 0
F – fk = 0
F = fk
Den kinetiska friktionskraften:
f k = μ k N = (0.1)(9.8 N) = 0.98 Newton
objektet rör sig med konstant hastighet, F = fk = 0.98 Newton
[IRP]
3. Ett föremål glider nerför ett lutande plan med konstant hastighet. Bestäm den kinetiska friktionskoefficienten ( μk ) . g = 9.8 m/ s²
Lösning
w = vikt, w x = horisontell viktkomponent, punkter längs lutningen, w y = vertikal viktkomponent, vinkelrätt mot det lutande planet, N = normalkraft, f k = den kinetiska friktionskraften.
Känd:
Massa (m²) = 1 kg
Tyngdaccelerationen (g) = 9.8 m/ s²
vikt (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newton
w x = w sin 30 o = (9.8 N)(0.5) = 4.9 Newton
w y = w cos 30 o = ( 9.8 N)(0.5) √3 = 4.9 √3 Newton
Normalkraft (N) = w y = 4.9 √ 3 Newton
Önskad : kinetisk friktionskoefficient ( μk )
lösning:
Ett föremål glider nerför ett lutande plan med konstant hastighet så att nettokraften = 0.
∑ F = 0
wx – fk = 0
wx = fk
w x = μ k N
5 = μk ( 5 √3 )
μk = 5 / 5 √3
μk = 1 / √3
μk = 0.58
[IRP]
[wpdm_package id = '472 ′]
- Massa och vikt
- Normal styrka
- Newtons andra lag om rörelse
- Friktionskraft
- Rörelse på horisontell yta utan friktionskraft
- Rörelse hos två kroppar med samma acceleration på en ojämn horisontell yta med friktionskraft
- Rörelse på lutande plan utan friktionskraft
- Rörelse på grovt lutande plan med friktionskraft
- Rörelse i en hiss
- Rörelse hos kroppar sammankopplade med snören och remskivor
- Två kroppar med samma accelerationsstorlek
- Avrundning av en plan kurva – dynamiken i en cirkulär rörelse
- Avrundning av en lutad kurva – dynamiken i cirkulär rörelse
- Likformig rörelse i en horisontell cirkel
- Centripetalkraft i likformig cirkulär rörelse
