Statik ve kinetik sürtünme kuvveti – sorunlar ve çözümler

Newton'un hareket yasalarındaki problemlerin çözümü – Statik ve kinetik sürtünme kuvveti

1. Bir cisim yatay bir zemin üzerinde durmaktadır. Statik sürtünme katsayısı 0.4 ve yerçekimi ivmesi 9.8 m/s²'dir ^. (a) Statik sürtünmenin maksimum kuvvetini ve (b) Minimum F kuvvetini belirleyin.

Çözüm

Bilinenler:

Kütle (m) = 1 kg

Statik sürtünme katsayısı (μs ₎ = 0.4

Yerçekimi ivmesi (g) = 9.8 m/ ^s²

Ağırlık (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ⁾ = 10 kg m/s² ⁼ 10 Newton

Normal kuvvet (N) = w = 10 Newton

Aranan:

(a) Statik sürtünmenin maksimum kuvveti (b) F'nin minimum kuvveti

Çözüm :

(a) Statik sürtünmenin maksimum kuvveti

f _s = μ _s N

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

(b) F'nin minimum kuvveti

Eğer cisme F kuvveti uygulanıyor ancak cisim hareket etmiyorsa, zeminin cisim üzerinde uyguladığı statik sürtünme kuvveti olmalıdır. Eğer cisim hareket etmeye başlıyorsa, statik sürtünme kuvveti aşılmış demektir, yani kinetik sürtünme kuvveti vardır. Cisim, F kuvveti statik sürtünme kuvvetinin maksimum değerinden büyükse hareket etmeye başlar.

Dolayısıyla minimum F kuvveti = maksimum statik sürtünme kuvveti = 3.92 Newton.

2. 1 kg'lık bir kutu, yatay bir yüzey üzerinde F kuvvetiyle çekiliyor ve bu nedenle kutu sabit bir hızla hareket ediyor. Kinetik sürtünme katsayısı 0.1 ise, F kuvvetinin büyüklüğünü belirleyin! (g = 9.8 m/ ^s² )

Bilinenler:

_Kinetik sürtünme katsayısı ( μk ) = 0.1

Kutunun kütlesi (m) = 1 kg

Yerçekimi ivmesi (g) = 9.8 m/ ^s²

Ağırlık (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ⁾ = 9.8 kg m/s² ⁼ 9.8 Newton

Normal kuvvet (N) = w = 9.8 Newton

Aranıyor : F

Çözüm :

Newton'un birinci yasası, bir cisme etki eden net bir kuvvet yoksa, her cismin hareketsiz halde veya düz bir çizgide sabit hızla hareket etmeye devam ettiğini belirtir.

Dolayısıyla, cisim sabit bir hızla hareket ediyorsa, net kuvvet ( Σ F = 0) olmamalıdır . F kuvveti cisme sağ yönde etki eder, böylece kinetik sürtünme kuvveti cisme sol yönde etki eder.

∑ F = 0

F – f _k = 0

F = f _k

Kinetik sürtünme kuvveti:

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

Nesne sabit hızla hareket ediyor, F = f _k = 0.98 Newton

3. Bir cisim eğimli bir düzlemde sabit hızla aşağı kaymaktadır . Kinetik sürtünme katsayısını ( _μk ) belirleyiniz . g = 9.8 m/ ^s²

Çözüm

w = ağırlık, w _x = ağırlığın yatay bileşeni (eğim doğrultusunda), w _y = ağırlığın dikey bileşeni (eğim düzlemine dik), N = normal kuvvet, f _k = kinetik sürtünme kuvveti.

Bilinenler:

Kütle (m) = 1 kg

Yerçekimi ivmesi (g) = 9.8 m/ ^s²

Ağırlık (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

Normal kuvvet (N) = w _y = 4.9 √ 3 Newton

Aranan : kinetik sürtünme katsayısı ( μk ₎

Çözüm :

Bir cisim, net kuvvetin 0 olduğu şekilde, sabit hızla eğimli bir düzlemden aşağı kaymaktadır.

∑ F = 0

w _x – f _k = 0

w _x = f _k

w _x = μ _k N

5 = μ _k ( 5 √ 3 )

μ _k = 5 / 5 √ 3

μ _k = 1 / √ 3

μ _k = 0.58

[wpdm_package id = '472 ′]

1. Kütle ve ağırlık
2. Normal kuvvet
3. Newton'un ikinci hareket yasası
4. Sürtünme kuvveti
5. Sürtünme kuvveti olmadan yatay yüzeyde hareket
6. Aynı ivmeye sahip iki cismin, sürtünme kuvvetinin de bulunduğu pürüzlü yatay bir yüzey üzerindeki hareketi
7. Sürtünme kuvveti olmadan eğimli düzlemde hareket
8. Sürtünme kuvvetiyle pürüzlü eğimli düzlemde hareket
9. Asansördeki hareket
10. İpler ve makaralarla birbirine bağlı cisimlerin hareketi
11. Aynı ivme büyüklüğüne sahip iki cisim
12. Düz bir virajı dönmek – dairesel hareketin dinamikleri
13. Eğimli bir virajı dönmek – dairesel hareketin dinamikleri
14. Yatay bir dairede düzgün hareket
15. Düzgün dairesel harekette merkezcil kuvvet