Daugelis objektų iš tikrųjų nėra tokie sklandūs, kaip jūs manote. Mikroskopiniame lygmenyje net ir akivaizdžiai lygūs paviršiai iš tikrųjų yra mažų kalvų ir slėnių peizažas, per mažas iš tikrųjų pamatyti, bet padaryti didžiulį skirtumą, kai reikia apskaičiuoti santykinį judesį tarp dviejų kontaktų paviršių.
Šie nedideli paviršių trūkumai tarpusavyje susikerta, todėl atsiranda trinties jėga, veikianti priešinga bet kokio judėjimo krypčiai ir turi būti apskaičiuota, kad būtų nustatyta grynoji objekto jėga.
Yra keletas skirtingų trinties tipų, tačiaukinetinė trintisyra kitaip žinomas kaipslenkanti trintis, ostatinė trintisveikia objektąprieš taijis pradeda judėti irriedėjimo trintiskonkrečiai susijęs su riedančiais daiktais, pavyzdžiui, ratais.
Sužinokite, ką reiškia kinetinė trintis, kaip rasti tinkamą trinties koeficientą ir kaip tai padaryti Apskaičiuokite, tai pasakys viską, ką turite žinoti, kad išspręstumėte fizikos problemas, susijusias su jėga trintis.
Kinetinės trinties apibrėžimas
Paprasčiausias kinetinės trinties apibrėžimas yra toks: atsparumas judėjimui, kurį sukelia paviršiaus ir prieš jį judančio objekto kontaktas. Kinetinės trinties jėga veikia
Kinetinės fantastikos jėga taikoma tik judančiam objektui (vadinasi, „kinetinis“) ir kitaip vadinama slenkančia trintimi. Tai jėga, kuri priešinasi stumdomam judėjimui (stumiant dėžę per grindų lentas), ir yra specifiniųtrinties koeficientaišiai ir kitoms trinties rūšims (pavyzdžiui, riedėjimo trintis).
Kitas pagrindinis trinties tarp kietųjų medžiagų tipas yra statinė trintis, tai yra atsparumas judėjimui, kurį sukelia trintis tarpvis tiekdaiktas ir paviršius. Thestatinės trinties koeficientaspaprastai yra didesnis už kinetinės trinties koeficientą, o tai rodo, kad trinties jėga silpnesnė jau judantiems objektams.
Kinetinės trinties lygtis
Trinties jėgą geriausiai apibrėžti naudojant lygtį. Trinties jėga priklauso nuo nagrinėjamos trinties tipo trinties koeficiento ir normalios jėgos, kurią paviršius daro ant objekto, dydžio. Slenkančiai trinčiai trinties jėgą suteikia:
F_k = μ_k F_n
KurFk yra kinetinės trinties jėga,μk yra slenkančios trinties (arba kinetinės trinties) koeficientas irFn yra normali jėga, lygi objekto svoriui, jei problema susijusi su horizontaliu paviršiumi ir neveikia jokios kitos vertikalios jėgos (t. y.Fn = mg, kurmyra objekto masė irgyra pagreitis dėl gravitacijos). Kadangi trintis yra jėga, trinties jėgos vienetas yra niutonas (N). Kinetinės trinties koeficientas yra vienetas.
Statinės trinties lygtis iš esmės yra ta pati, išskyrus tai, kad slydimo trinties koeficientas pakeičiamas statinio trinties koeficientu (μs). Tai tikrai geriausia galvoti apie maksimalią vertę, nes ji padidėja iki tam tikro taško, o tada, jei objektui pritaikysite daugiau jėgos, jis pradės judėti:
F_s \ leq μ_s F_n
Skaičiavimai su kinetine trintimi
Kinetinės trinties jėgos nustatymas yra paprastas ant horizontalaus paviršiaus, tačiau šiek tiek sunkiau ant nuožulnaus paviršiaus. Pavyzdžiui, paimkite stiklinę kaladėlę, kurios masė yram= 2 kg, stumiant horizontaliu stiklo paviršiumi,𝜇k = 0,4. Naudodami ryšį, galite lengvai apskaičiuoti kinetinės trinties jėgąFn = mgir atkreipdamas dėmesį į taig= 9,81 m / s2:
\ pradėti {sulyginti} F_k & = μ_k F_n \\ & = μ_k mg \\ & = 0,4 × 2 \; \ tekstas {kg} × 9,81 \; \ tekstas {m / s} ^ 2 \\ & = 7,85 \; \ text {N} \ end {aligned}
Dabar įsivaizduokite tą pačią situaciją, išskyrus tai, kad paviršius yra pasviręs 20 laipsnių kampu horizontaliai. Normali jėga priklauso nuo komponentosvorisobjekto, nukreipto statmenai paviršiui, kurį suteikiamgcos (θ), kurθyra nuolydžio kampas. Prisimink taimgnuodėmė (θ) nurodo sunkio jėgą, traukiančią ją žemyn.
Judant blokui, tai suteikia:
\ pradėti {sulyginti} 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 {aligned}
Statinio trinties koeficientą taip pat galite apskaičiuoti atlikdami paprastą eksperimentą. Įsivaizduokite, kad bandote pradėti stumti ar traukti 5 kg medienos bloką per betoną. Jei užfiksuosite veikiamą jėgą tiksliai tuo metu, kai langelis pradės judėti, galite pertvarkyti statinę trinties lygtį, kad rastumėte tinkamą medžio ir akmens trinties koeficientą. Jei blokui perkelti reikia 30 N jėgos, tada maksimalusFs = 30 N, taigi:
F_s = μ_s F_n
Pertvarko:
\ pradėti {sulyginti} μ_s & = \ frac {F_s} {F_n} \\ & = \ frac {F_s} {mg} \\ & = \ frac {30 \; \ text {N}} {5 \; {kg} × 9,81 \; \ text {m / s} ^ 2} \\ & = \ frac {30 \; \ text {N}} {49.05 \; \ text {N}} \\ & = 0.61 \ end {sulygiuota}
Taigi koeficientas yra apie 0,61.