靜摩擦力與動摩擦力-問題與解答

已解決的牛頓運動定律問題—靜摩擦力與動摩擦力

1. 一個物體靜止在水平地面上。靜摩擦係數為0.4 ,重力加速度為9.8 m/s² 。求:(a)最大靜摩擦力;(b)最小靜摩擦力。

靜摩擦力與動摩擦力-問題與解答 1

解決方案

靜摩擦力與動摩擦力-問題與解答 2

已知:

質量(m) = 1 kg

靜摩擦係數(μs )= 0.4

重力加速度 (g) = 9.8 m/ s²

重量(w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ) = 10 kg m/s² = 10 牛頓

正壓力(N)= w = 10 牛頓

招募:

(a)靜摩擦力的最大值;(b)靜摩擦力的最小值。

解決方案:

(a)靜摩擦力的最大值

f s = μ s N

f s = (0.4)(9.8 N) = 3.92 牛頓

(b) F 的最小力

若對物體施加力 F 但物體沒有移動,則必定存在地面作用於物體的靜摩擦力。若物體開始移動,則靜摩擦力被力 F 超過,此時必定存在動摩擦力。當 F 大於最大靜摩擦力時,物體開始移動。

因此,最小力 F = 最大靜摩擦力 = 3.92 牛頓。

[內部審查程序]

2. 質量為 1 kg 的箱子在力 F 的作用下沿水平面勻速運動。若動摩擦係數為 0.1,求力 F 的大小。 (g = 9.8 m/ s²)

靜摩擦力與動摩擦力-問題與解答 3

已知:

動摩擦係數(μk )= 0.1

箱子的質量 (m) = 1 kg

重力加速度 (g) = 9.8 m/ s²

重量 (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 牛頓

正壓力(N)= w = 9.8 牛頓

招募:F

解決方案:

牛頓第一定律指出,如果物體不受任何合力作用,物體將保持靜止狀態或沿直線等速運動狀態。

因此,如果物體以恆定速度運動,則合力必然為零(ΣF = 0)。力 F 沿右方向作用於物體,因此動摩擦力沿左方向作用於物體。

∑ F = 0

F – f k = 0

F = f k

動摩擦力:

fk = μk N = (0.1)(9.8 N) = 0.98牛頓

物體以恆定速度運動,F = f k = 0.98 牛頓

[內部審查程序]

3. 一個物體沿斜面勻速下滑。求動摩擦係數( μk )。 g = 9.8 m/ s²

靜摩擦力與動摩擦力-問題與解答 4

解決方案

靜摩擦力與動摩擦力-問題與解答 5

w = 重量,w x = 重量的水平分量,沿斜面方向,w y = 重量的垂直分量,垂直於斜面,N = 正壓力,f k = 動摩擦力。

已知:

質量 (m) = 1 kg

重力加速度 (g) = 9.8 m/ s²

重量 (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 牛頓

w x = w sin 30 o = (9.8 N)(0.5) = 4.9 牛頓

w y = w cos 30 o = (9.8 N)(0.5) √ 3 = 4.9 √ 3牛頓

正壓力(N)= w y = 4.9 √ 3牛頓

求:動摩擦係數(μk )

解決方案:

物體沿斜面勻速下滑,合力為0。

∑ F = 0

w x – f k = 0

w x = f k

w x = μ k N

5 = μ k ( 5 √ 3 )

μk = 5 / 5 √3

μk = 1 / √3

μk = 0.58

[內部審查程序]

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