Stumdoma trintis, dažniau vadinama kinetine trintimi, yra jėga, priešinanti slenkamam dviejų paviršių judėjimui vienas už kito. Priešingai, statinė trintis yra trinties jėgos rūšis tarp dviejų paviršių, kurie stumia vienas prieš kitą, bet neslysta vienas kito atžvilgiu. (Įsivaizduokite, kad stumiate kėdę, kol ji pradeda slysti per grindis. Jėga, kurią naudojate prieš pradedant slysti, priešinasi statinei trinčiai.)
Slankioji trintis paprastai turi mažesnį pasipriešinimą nei statinė trintis, todėl dažnai reikia labiau paspausti, kad objektas pradėtų slysti, nei išlaikyti jį slenkantį. Trinties jėgos dydis yra tiesiogiai proporcingas normalios jėgos dydžiui. Prisiminkime, kad įprasta jėga yra statmena paviršiui jėga, neutralizuojanti visas kitas jėgas, veikiamas ta kryptimi.
Proporcingumo konstanta yra vienetinis dydis, vadinamas trinties koeficientu, ir jis skiriasi priklausomai nuo besiliečiančių paviršių. (Šio koeficiento vertės paprastai ieškomos lentelėse.) Trinties koeficientą paprastai žymi graikų raidėμsu prenumeratakrodantis kinetinę trintį. Trinties jėgos formulę pateikia:
F_f = \ mu_kF_N
KurFNyra normaliosios jėgos dydis, vienetai yra niutonais (N), o šios jėgos kryptis yra priešinga judėjimo krypčiai.
Riedėjimo trinties apibrėžimas
Pasipriešinimas riedėjimui kartais vadinamas trintimi riedėjimu, nors tai nėra tiksliai trinties jėga, nes tai nėra dviejų susiliečiančių paviršių, bandančių prispausti vienas kitą, rezultatas. Tai yra varžinė jėga, atsirandanti dėl energijos nuostolių dėl riedančio objekto ir paviršiaus deformacijų.
Kaip ir trinties jėgų atveju, pasipriešinimo riedėjimui jėgos dydis yra tiesiogiai proporcingas iki normaliosios jėgos dydžio, proporcingumo konstanta, kuri priklauso nuo paviršių kontaktas. Norsμrkartais naudojamas koeficientui, jis dažniausiai matomasCrr, todėl pasipriešinimo riedėjimui dydžio lygtis yra tokia:
F_r = C_ {rr} F_N
Ši jėga veikia priešingai judėjimo krypčiai.
Slydimo trinties ir pasipriešinimo riedėjimui pavyzdžiai
Panagrinėkime trinties pavyzdį, susijusį su dinamikos krepšeliu, esančiu įprastoje fizikos klasėje, ir palyginkime pagreitis, kuriuo jis važiuoja metaliniu takeliu, pasvirusiu 20 laipsnių kampu trims skirtingiems scenarijai:
1 scenarijus:Nėra jokių trinties ar varžos jėgų, veikiančių vežimėlį, kai jis laisvai rieda neslystant takeliu.
Pirmiausia nupiešiame laisvo kūno diagramą. Gravitacijos jėga, nukreipta tiesiai žemyn, ir įprasta jėga, nukreipta statmenai paviršiui, yra vienintelės veikiančios jėgos.
Grynosios jėgos lygtys yra šios:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
Iš karto galime išspręsti pirmąją pagreičio lygtį ir prijungti reikšmes, kad gautume atsakymą:
F_g \ sin {\ theta} = ma \\ \ reiškia mg \ sin (\ theta) = ma \\ \ reiškia a = g \ sin (\ theta) = 9,8 \ sin (20) = \ langelyje {3,35 \ text { m / s} ^ 2}
2 scenarijus:Pasipriešinimas riedėjimui veikia vežimėlį, kai jis laisvai rieda nenuslydęs trasa.
Čia mes prisiimsime pasipriešinimo riedėjimui koeficientą 0,0065, kuris remiasi pavyzdžiu, esančiu a popieriaus iš JAV jūrų akademijos.
Dabar mūsų laisvo kūno schemoje yra pasipriešinimas riedėjimui, veikiantis bėgių keliu. Mūsų grynosios jėgos lygtys tampa:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} -F_r = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
Iš antrosios lygties galime išspręstiFN, prijunkite rezultatą prie trinties išraiškos pirmojoje lygtyje ir išspręskitea:
F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0 \ reiškia F_N = F_g \ cos (\ theta) \\ F_g \ sin (\ theta) -C_ {rr} F_N = F_g \ sin (\ theta) -C_ {rr} F_g \ cos (\ theta) = ma \\ \ reiškia \ atšaukti mg \ sin (\ theta) -C_ {rr} \ cancel mg \ cos (\ theta) = \ cancel ma \\ \ reiškia a = g (\ sin (\ theta) -C_ {rr} \ cos (\ theta) ) = 9,8 (\ sin (20) -0,0065 \ cos (20)) \\ = \ langelyje {3,29 \ text {m / s} ^ 2}
3 scenarijus:Vežimėlio ratai yra užfiksuoti savo vietoje ir jis slenka žemyn takeliu, kurį trukdo kinetinė trintis.
Čia mes naudosime kinetinės trinties koeficientą 0,2, kuris yra vertybių, paprastai nurodytų plastikui ant metalo, diapazono viduryje.
Mūsų laisvo kūno diagrama atrodo labai panaši į pasipriešinimo riedėjimui atvejį, išskyrus tai, kad tai yra slankioji trinties jėga, veikianti rampą. Mūsų grynosios jėgos lygtys tampa:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} -F_k = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
Ir vėl mes sprendžiameapanašiu būdu:
F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0 = reiškia F_N = F_g \ cos (\ theta) \\ F_g \ sin (\ theta) - \ mu_kF_N = F_g \ sin (\ theta) - \ mu_kF_g \ cos (\ theta ) = ma \\ \ reiškia \ atšaukti mg \ sin (\ theta) - \ mu_k \ cancel mg \ cos (\ theta) = \ atšaukti ma \\ \ reiškia a = g (\ sin (\ theta) - \ mu_k \ cos (\ theta)) = 9,8 ( \ sin (20) -0,2 \ cos (20)) \\ = \ langelyje {1.51 \ text {m / s} ^ 2}
Atkreipkite dėmesį, kad pagreitis su pasipriešinimu riedėjimui yra labai artimas be trinties korpusui, o slydimo trinties atvejis yra žymiai kitoks. Štai kodėl daugumoje situacijų pasipriešinimas riedėjimui yra ignoruojamas ir kodėl ratas buvo puikus išradimas!
