Enamik esemeid pole tegelikult nii siledad, kui arvate. Mikroskoopilisel tasandil on isegi siledad pinnad tõesti pisikeste küngaste ja orgude maastik, liiga väikesed kahe kontakti vahelise suhtelise liikumise arvutamisel on tõepoolest näha, kuid tohutu erinevus pindadele.
Need pisikesed puudused pindadel haakuvad, tekitades hõõrdejõu, mis toimib sisse mis tahes liikumisele vastupidine suund ja see tuleb arvutada objekti netojõu määramiseks.
Hõõrdumist on paar erinevat tüüpi, kuidkineetiline hõõrdumineon muidu tuntud kuilibisev hõõrdumine, samasstaatiline hõõrduminemõjutab objektiennesee hakkab liikuma javeerev hõõrduminekonkreetselt seotud veerevate objektidega nagu rattad.
Õppimine, mida tähendab kineetiline hõõrdumine, kuidas leida sobiv hõõrdetegur ja kuidas seda teha arvuta, et see ütleb sulle kõik, mida pead teadma, et lahendada füüsika probleeme, mis hõlmavad jõudu hõõrdumine.
Kineetilise hõõrdumise määratlus
Kõige otsesem kineetilise hõõrdumise määratlus on: pinna ja selle vastu liikuva objekti kokkupuutest põhjustatud vastupidavus liikumisele. Kineetilise hõõrdumise jõud toimib
Kineetiline fiktsioonijõud rakendub ainult objektile, mis liigub (seega “kineetiline”) ja mida muidu nimetatakse libisevaks hõõrdumiseks. See on jõud, mis on vastu libisevale liikumisele (kasti lükkamine üle põrandalaudade) ja need on spetsiifilisedhõõrdeteguridselle ja muude hõõrdetüüpide jaoks (näiteks veerev hõõrdumine).
Teine peamine tahkete ainete hõõrdumise tüüp on staatiline hõõrdumine ja see on vastupidavus liikumisele, mille põhjustabikkaobjekt ja pind. Thestaatilise hõõrdeteguron tavaliselt suurem kui kineetilise hõõrdetegur, mis näitab, et juba liikuvate objektide puhul on hõõrdejõud nõrgem.
Kineetilise hõõrdumise võrrand
Hõõrdejõud on kõige paremini määratletud võrrandi abil. Hõõrdejõud sõltub vaadeldava hõõrdetüübi hõõrdetegurist ja pinna objektile avaldatava normaaljõu suurusest. Libiseva hõõrdumise korral annab hõõrdejõu:
F_k = μ_k F_n
KusFk on kineetilise hõõrdumise jõud,μk on libiseva hõõrdeteguri (või kineetilise hõõrdumise) koefitsient jaFn on normaalne jõud, mis on võrdne eseme kaaluga, kui probleem hõlmab horisontaalset pinda ja teised vertikaalsed jõud ei toimi (stFn = mg, kusmon objekti mass jagon gravitatsioonist tingitud kiirendus). Kuna hõõrdumine on jõud, on hõõrdejõu ühik newton (N). Kineetilise hõõrdumise koefitsient on ühikuta.
Staatilise hõõrdumise võrrand on põhimõtteliselt sama, välja arvatud libiseva hõõrdeteguri asendamine staatilise hõõrdeteguriga (μs). Seda mõeldakse tõesti maksimaalse väärtusena, sest see tõuseb teatud punktini ja siis, kui rakendate objektile rohkem jõudu, hakkab see liikuma:
F_s \ leq μ_s F_n
Kineetilise hõõrdumisega arvutused
Kineetilise hõõrdejõu väljatöötamine on horisontaalsel pinnal sirgjooneline, kuid kallutatud pinnal veidi keerulisem. Näiteks võtke klaasplokk massigam= 2 kg, lükates horisontaalse klaaspinna,𝜇k = 0,4. Seose abil saate hõlpsalt arvutada kineetilise hõõrdejõuFn = mgja seda märkidesg= 9,81 m / s2:
\ algab {joondatud} F_k & = μ_k F_n \\ & = μ_k mg \\ & = 0,4 × 2 \; \ tekst {kg} × 9,81 \; \ tekst {m / s} ^ 2 \\ & = 7,85 \; \ text {N} \ end {joondatud}
Kujutage nüüd ette sama olukord, välja arvatud see, et pind on 20 kraadi horisontaalsuunas. Normaalne jõud sõltub komponendi komponendistkaalobjektiga, mis on suunatud risti pinnaga, mille annabmgcos (θ), kusθon kaldenurk. Pange tähele, etmgpatt (θ) ütleb raskusjõu, mis tõmbab selle kallakust alla.
Liikuva ploki korral annab see:
\ algama {joondatud} F_k & = μ_k F_n \\ & = μ_k mg \; \ cos (θ) \\ & = 0.4 × 2 \; \ text {kg} × 9.81 \; \ text {m / s} ^ 2 × \ cos (20 °) \\ & = 7.37 \; \ text {N } \ end {joondatud}
Staatilise hõõrdeteguri saate arvutada ka lihtsa katsega. Kujutage ette, et proovite hakata 5 kg kaaluvat puupakku üle betooni lükkama või tõmbama. Kui salvestate rakendatud jõu täpselt sellel hetkel, kui kast hakkab liikuma, saate staatilise hõõrdevõrrandi ümber korraldada, et leida puidule ja kivile sobiv hõõrdetegur. Kui ploki liigutamiseks on vaja 30 N jõudu, siis maksimaalneFs = 30 N, seega:
F_s = μ_s F_n
Korraldab uuesti:
\ alusta {joondatud} μ_s & = \ frac {F_s} {F_n} \\ & = \ frac {F_s} {mg} \\ & = \ frac {30 \; \ text {N}} {5 \; \ text {kg} × 9,81 \; \ text {m / s} ^ 2} \\ & = \ frac {30 \; \ text {N}} {49.05 \; \ text {N}} \\ & = 0.61 \ end {joondatud}
Nii et koefitsient on umbes 0,61.