Οι επιφάνειες ασκούν μια δύναμη τριβής που αντιστέκεται σε ολισθαινόμενες κινήσεις και πρέπει να υπολογίσετε το μέγεθος αυτής της δύναμης ως μέρος πολλών προβλημάτων φυσικής. Το ύψος της τριβής εξαρτάται κυρίως από την «κανονική δύναμη», την οποία ασκούν οι επιφάνειες στα αντικείμενα που βρίσκονται πάνω τους, καθώς και από τα χαρακτηριστικά της συγκεκριμένης επιφάνειας που σκέφτεστε. Για τους περισσότερους σκοπούς, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον τύπο:
για τον υπολογισμό της τριβής, μεΝαντιπροσωπεύει την «κανονική» δύναμη και «μΕνσωματώνοντας τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας.
Η τριβή περιγράφει τη δύναμη μεταξύ δύο επιφανειών όταν προσπαθείτε να μετακινήσετε τη μία από την άλλη. Η δύναμη αντιστέκεται στην κίνηση, και στις περισσότερες περιπτώσεις η δύναμη ενεργεί στην αντίθετη κατεύθυνση προς την κίνηση. Κάτω στο μοριακό επίπεδο, όταν πατάτε δύο επιφάνειες μαζί, μικρές ατέλειες σε κάθε μία επιφάνεια μπορεί να αλληλοσυνδέεται, και μπορεί να υπάρχουν ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων ενός υλικού και το άλλο. Αυτοί οι παράγοντες καθιστούν δυσκολότερη την απομάκρυνσή τους. Ωστόσο, δεν εργάζεστε σε αυτό το επίπεδο όταν υπολογίζετε τη δύναμη της τριβής. Για καθημερινές καταστάσεις, οι φυσικοί ομαδοποιούν όλους αυτούς τους παράγοντες μαζί στον «συντελεστή»
μ.Η «κανονική» δύναμη περιγράφει τη δύναμη στην οποία ασκείται ένα αντικείμενο (ή πιέζεται επάνω) στο αντικείμενο. Για ένα ακίνητο αντικείμενο σε μια επίπεδη επιφάνεια, η δύναμη πρέπει να αντιτίθεται ακριβώς στη δύναμη λόγω της βαρύτητας, διαφορετικά το αντικείμενο θα κινείται, σύμφωνα με τους νόμους κίνησης του Νεύτωνα. Η «κανονική» δύναμη (Ν) είναι το όνομα για τη δύναμη που το κάνει.
Δρα πάντα κάθετα στην επιφάνεια. Αυτό σημαίνει ότι σε μια κεκλιμένη επιφάνεια, η κανονική δύναμη θα δείχνει ακόμη μακριά από την επιφάνεια, ενώ η δύναμη της βαρύτητας θα δείχνει κατευθείαν προς τα κάτω.
Η κανονική δύναμη μπορεί απλά να περιγραφεί στις περισσότερες περιπτώσεις με:
Ν = mg
Εδώ,Μαντιπροσωπεύει τη μάζα του αντικειμένου, καισολσημαίνει την επιτάχυνση λόγω βαρύτητας, η οποία είναι 9,8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο ανά δευτερόλεπτο (m / s2), ή netwons ανά χιλιόγραμμο (N / kg). Αυτό ταιριάζει απλώς με το "βάρος" του αντικειμένου.
Για κεκλιμένες επιφάνειες, η ισχύς της κανονικής δύναμης μειώνεται όσο περισσότερο τείνει η επιφάνεια, οπότε ο τύπος γίνεται:
N = mg \ cos {\ theta}
Μεθστέκεται για τη γωνία στην οποία η επιφάνεια είναι κεκλιμένη.
Για έναν απλό υπολογισμό παραδείγματος, σκεφτείτε μια επίπεδη επιφάνεια με 2 τεμάχια ξύλου που κάθεται πάνω της. Η κανονική δύναμη θα δείχνει προς τα πάνω (για να υποστηρίξει το βάρος του μπλοκ) και θα υπολογίζατε:
N = 2 \ φορές 9,8 = 19,6 \ κείμενο {N}
Ο συντελεστής εξαρτάται από το αντικείμενο και τη συγκεκριμένη κατάσταση με την οποία εργάζεστε. Εάν το αντικείμενο δεν κινείται ήδη στην επιφάνεια, χρησιμοποιείτε τον συντελεστή στατικής τριβήςμστατικός, αλλά αν κινείται χρησιμοποιείτε τον συντελεστή τριβής ολίσθησηςμολίσθηση.
Γενικά, ο συντελεστής τριβής ολίσθησης είναι μικρότερος από τον συντελεστή στατικής τριβής. Με άλλα λόγια, είναι πιο εύκολο να σύρετε κάτι που είναι ήδη συρόμενο από να σύρετε κάτι που είναι ακινητοποιημένο.
Τα υλικά που σκέφτεστε επηρεάζουν επίσης τον συντελεστή. Για παράδειγμα, εάν το ξύλο από νωρίτερα ήταν σε επιφάνεια από τούβλα, ο συντελεστής θα ήταν 0,6, αλλά για καθαρό ξύλο μπορεί να είναι οπουδήποτε από 0,25 έως 0,5. Για πάγο σε πάγο, ο στατικός συντελεστής είναι 0,1. Και πάλι, ο συντελεστής ολίσθησης το μειώνει ακόμη περισσότερο, σε 0,03 για πάγο σε πάγο και 0,2 για ξύλο ξύλο. Αναζητήστε τα για την επιφάνειά σας χρησιμοποιώντας έναν διαδικτυακό πίνακα (βλ. Πόρους)
Ο τύπος για τη δύναμη της τριβής δηλώνει:
F = \ μμ Ν
Για παράδειγμα, σκεφτείτε ένα ξύλινο τεμάχιο μάζας 2 κιλών σε ένα ξύλινο τραπέζι, ωθούμενο από το στάσιμο. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιείτε τον στατικό συντελεστή, μεμστατικός = 0,25 έως 0,5 για ξύλο. Λήψημστατικός = 0,5 για να μεγιστοποιήσετε την πιθανή επίδραση της τριβής και να θυμάστε τοΝ = 19,6 Β από νωρίτερα, η δύναμη είναι:
F = 0,5 \ φορές 19,6 = 9,8 \ κείμενο {N}
Θυμηθείτε ότι η τριβή παρέχει μόνο δύναμη για να αντισταθεί στην κίνηση, οπότε αν αρχίσετε να την πιέζετε απαλά και παίρνετε πιο σταθερή, η δύναμη τριβής θα αυξηθεί στη μέγιστη τιμή, που είναι αυτό που μόλις υπολογίσατε. Οι φυσικοί γράφουν μερικές φορέςφάΜέγιστη για να ξεκαθαρίσω αυτό το σημείο.
Μόλις το μπλοκ κινείται, χρησιμοποιείτεμολίσθηση = 0,2, σε αυτήν την περίπτωση:
F_ {slide} = \ mu_ {slide} N = 0,2 \ φορές 19,6 = 3,92 \ κείμενο {N}