Statik ve kinetik sürtünme kuvveti – sorunlar ve çözümler

Newton'un hareket yasalarındaki problemleri çözdüm. - Statik ve kinetik sürtünmenin kuvveti

1. Bir cisim yatay bir zemin üzerinde durmaktadır. Statik sürtünme katsayısı 0.4'tür. hem de yerçekimi ivmesi 9.8 m/s'dir²(a) Statik sürtünmenin maksimum kuvvetini ve (b) F'nin minimum kuvvetini belirleyin. 

Çözüm

Bilinenler:

Kitle (m) = 1 kg

Statik sürtünme katsayısı (u_s) = 0.4

Yerçekimi ivmesi (g) = 9.8 m/s²²

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 F'nin minimum kuvveti = statik sürtünmenin maksimum 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)²)

Bilinenler:

Kinetik sürtünme katsayısı (μ_k) = 0.1

Kutunun kütlesi (m) = 1 kg

Yerçekimi ivmesi (g) = 9.8 m/s²²

Ağırlık (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s)²) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newton

Normal kuvvet (N) = w = 9.8 Newton

Aranan : F

Çözüm :

Newton'un birinci yasası Eğer bir cisme net bir kuvvet etki etmiyorsa, her cismin hareketsiz halde veya düz bir çizgide sabit hızla hareketine devam ettiğini belirtir.

Yani eğer nesne belirli bir hızda hareket ediyorsa sabit hızNet kuvvet olmamalıdır (ΣF = 0)Cisme sağ yönde F kuvveti uygulandığı için, kinetik sürtünme kuvveti cisme sol yönde etki eder.

ΣF = 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 aşağı doğru kayıyor eğik düzlem Sabit hızla. Kinetik sürtünme katsayısını belirleyin (μ_k). g = 9.8 m/s²

Çözüm

w = ağırlık, w_x = ağırlığın yatay bileşeni, eğim boyunca noktalar, w_y = Eğimli düzleme dik olan ağırlığın dikey bileşeni, N = Normal kuvvet, f_k = kinetik sürtünme kuvveti.

Bilinenler:

Kütle (m) = 1 kg

Yerçekimi ivmesi (g) = 9.8 m/s²²

ağırlık (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s)²) = 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 (μ_k)

Çözüm :

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

ΣF = 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