الاحتكاك المتداول: التعريف ، المعامل ، الصيغة (ث / أمثلة)

الاحتكاك جزء من الحياة اليومية. أثناء وجودك في مسائل الفيزياء المثالية ، غالبًا ما تتجاهل أشياء مثل مقاومة الهواء وقوة الاحتكاك ، إذا كنت تريد ذلك بدقة حساب حركة الكائنات عبر سطح ، عليك أن تأخذ في الاعتبار التفاعلات عند نقطة الاتصال بين الكائن و سطح - المظهر الخارجي.

هذا يعني عادةً إما العمل مع الاحتكاك المنزلق أو الاحتكاك الساكن أو الاحتكاك المتداول ، اعتمادًا على الموقف المحدد. على الرغم من أن الجسم المتدحرج مثل الكرة أو العجلة يواجه بوضوح قوة احتكاك أقل من الجسم الذي يجب عليك فعله الانزلاق ، ستظل بحاجة إلى تعلم كيفية حساب مقاومة التدحرج لوصف حركة الأشياء مثل إطارات السيارات أسفلت.

تعريف الاحتكاك المتداول

الاحتكاك المتداول هو نوع من الاحتكاك الحركي ، ويُعرف أيضًا باسممقاومة التدحرج، والذي ينطبق على الحركة المتدحرجة (على عكس الحركة المنزلقة - النوع الآخر من الاحتكاك الحركي) ويعارض حركة الدوران بنفس طريقة الأشكال الأخرى من قوة الاحتكاك.

بشكل عام ، لا يتضمن التدحرج قدرًا من المقاومة مثل الانزلاق ، لذا فإنمعامل الاحتكاك المتداولعلى السطح عادة ما يكون أصغر من معامل الاحتكاك للانزلاق أو المواقف الساكنة على نفس السطح.

instagram story viewer

تختلف عملية الدرفلة (أو الدرفلة الخالصة ، أي بدون انزلاق) تمامًا عن الانزلاق ، لأن التدحرج يتضمن احتكاكًا إضافيًا حيث تتلامس كل نقطة جديدة على الجسم مع سطح - المظهر الخارجي. نتيجة لذلك ، توجد في أي لحظة نقطة اتصال جديدة والوضع مشابه على الفور للاحتكاك الساكن.

هناك العديد من العوامل الأخرى التي تتجاوز خشونة السطح والتي تؤثر أيضًا على الاحتكاك المتدحرج ؛ على سبيل المثال ، مقدار تشوه الجسم والسطح لحركة التدحرج عندما يكونان على اتصال يؤثر على قوة القوة. على سبيل المثال ، تتعرض إطارات السيارات أو الشاحنة لمزيد من مقاومة التدحرج عندما يتم نفخها لضغط أقل. بالإضافة إلى القوى المباشرة التي تدفع الإطار ، فإن بعض فقدان الطاقة يرجع إلى الحرارة ، تسمىخسائر التخلفية​.

معادلة الاحتكاك المتداول

معادلة الاحتكاك المتدحرج هي في الأساس نفس معادلات الاحتكاك المنزلق والساكن الاحتكاك ، باستثناء معامل الاحتكاك المتداول بدلاً من المعامل المماثل لأنواع أخرى من احتكاك.

استخدامFك ، ص لقوة الاحتكاك المتداول (أي الحركية ، المتداول) ،Fن للقوة العادية وμك ، ص بالنسبة لمعامل الاحتكاك المتداول ، فإن المعادلة هي:

F_ {k، r} = μ_ {k، r} F_n

نظرًا لأن الاحتكاك المتدحرج هو قوة ، فإن الوحدةFك ، ص نيوتن. عندما تقوم بحل المشكلات المتعلقة بجسم متدحرج ، ستحتاج إلى البحث عن المعامل المحدد لاحتكاك التدحرج لموادك المحددة. تعتبر مجموعة الأدوات الهندسية بشكل عام رائعة الموارد لهذا النوع من الأشياء (انظر الموارد).

كما هو الحال دائمًا ، القوة الطبيعية (Fن) له نفس الحجم من الوزن (أي ،ملغ، أينمهي الكتلة وز= 9.81 م / ث2) الكائن على سطح أفقي (بافتراض عدم وجود قوى أخرى تعمل في هذا الاتجاه) ، ويكون عموديًا على السطح عند نقطة التلامس.إذا كان السطح مائلاًبزاويةθيُعطى مقدار القوة العمودية بواسطةملغكوس (θ​).

الحسابات مع الاحتكاك الحركي

يعد حساب احتكاك التدحرج عملية مباشرة إلى حد ما في معظم الحالات. تخيل سيارة كتلتهام= 1500 كجم القيادة على الأسفلت ومعهμك ، ص = 0.02. ما هي مقاومة التدحرج في هذه الحالة؟

استخدام الصيغة جنبًا إلى جنبFن = ​ملغ(على سطح أفقي):

\ ابدأ {محاذاة} F_ {k، r} & = μ_ {k، r} F_n \\ & = μ_ {k، r} mg \\ & = 0.02 × 1500 \؛ \ text {kg} × 9.81 \؛ \ نص {m / s} ^ 2 \\ & = 294 \؛ \ text {N} \ end {align}

يمكنك أن ترى أن القوة الناتجة عن الاحتكاك المتداول تبدو كبيرة في هذه الحالة ، ولكن بالنظر إلى كتلة السيارة ، وباستخدام قانون نيوتن الثاني ، فإن هذا يرقى فقط إلى تباطؤ قدره 0.196 م / ث2. أنا

إذا كانت نفس السيارة تسير في طريق منحدر صعودي بمقدار 10 درجات ، فسيتعين عليك استخدامهFن = ​ملغكوس (θ) ، وستتغير النتيجة:

\ ابدأ {محاذاة} F_ {k، r} & = μ_ {k، r} F_n \\ & = μ_ {k، r} mg \ cos (\ theta) \\ & = 0.02 × 1500 \؛ \ text {kg } × 9.81 \؛ \ text {m / s} ^ 2 × \ cos (10 °) \\ & = 289.5 \؛ \ text {N} \ end {align}

نظرًا لانخفاض القوة العمودية بسبب الميل ، تقل قوة الاحتكاك بنفس العامل.

يمكنك أيضًا حساب معامل الاحتكاك المتداول إذا كنت تعرف قوة احتكاك التدحرج وحجم القوة العمودية ، باستخدام الصيغة التالية المعاد ترتيبها:

μ_ {k، r} = \ frac {F_ {k، r}} {F_n}

تخيل إطار دراجة يتدحرج على سطح خرساني أفقيFن = 762 شمالاً وFك ، ص = 1.52 نيوتن ، معامل الاحتكاك المتداول هو:

\ ابدأ {محاذاة} μ_ {k، r} & = \ frac {F_ {k، r}} {F_n} \\ & = \ frac {1.52 \؛ \ text {N}} {762 \؛ \ text {N }} \\ & = 0.002 \ نهاية {محاذاة}

Teachs.ru
  • يشارك
instagram viewer