Statinė trintis yra jėga, kuri turi būtiįveiktikad kažkas pradėtų. Pavyzdžiui, kažkas gali stumti nejudantį daiktą kaip sunkią sofą, jo nejudėdamas. Bet jei jie labiau pasistengs ar pasitelks stipraus draugo pagalbą, tai įveiks trinties jėgą ir pajudės.
Kol dar yra sofa,statinės trinties jėga subalansuoja taikomą stūmimo jėgą. Todėl,statinės trinties jėga didėja tiesiškai, veikiant jėgai priešinga kryptimi, kol pasieks maksimalią vertę, o objektas tiesiog pradeda judėti. Po to objektas patiria ne tik statinės trinties, bet kinetinės trinties pasipriešinimą.
Statinė trintis paprastai yra didesnė trinties jėga nei kinetinė trintis - sunkiau pradėti stumdyti sofą palei grindis, nei išlaikyti ją.
Statinės trinties koeficientas
Statinė trintis atsiranda dėl molekulinės sąveikos tarp objekto ir paviršiaus, kuriame jis yra. Taigi skirtingi paviršiai suteikia skirtingą statinės trinties kiekį.
Trinties koeficientas, apibūdinantis šį statinio trinties skirtumą skirtingiems paviršiams, yraμs.Jį galima rasti lentelėje, pavyzdžiui, susietoje su šiuo straipsniu, arba apskaičiuoti eksperimentiškai.
Statinės trinties lygtis
Kur:
- Fs= statinės trinties jėga niutonais (N)
- μs = statinės trinties koeficientas (be vienetų)
- FN = normali jėga tarp paviršių niutonais (N)
Didžiausia statinė trintis pasiekiama, kai nelygybė tampa lygybe, tada objektui pradedant judėti, ima skirtinga trinties jėga. (Kinetinės arba slenkančios trinties jėga yra susijusi su kitu koeficientu, vadinamu kinetinės trinties koeficientu ir žymimaμk .)
Skaičiavimo su statine trintimi pavyzdys
Vaikas bando 10 kg svorio guminę dėžę išstumti horizontaliai palei gumines grindis. Statinis trinties koeficientas yra 1,16. Kokia yra didžiausia jėga, kurią vaikas gali panaudotibedėžutė apskritai juda?
[įterpkite laisvo korpuso schemą, kurioje parodytos veikiančios, trinties, gravitacijos ir normalios jėgos ant nejudančio langelio]
Pirmiausia atkreipkite dėmesį, kad grynoji jėga yra 0, ir raskite normalią paviršiaus jėgą ant dėžutės. Kadangi dėžutė nejuda, ši jėga turi būti lygi gravitacijos jėgai, veikiančiai priešinga kryptimi. Prisimink taiFg = mgkurFgyra gravitacijos jėga,myra objekto masė irgyra pagreitis dėl gravitacijos Žemėje.
Taigi:
F_N = F_g = 10 \ kartų 9,8 = 98 \ tekstas {N}
Tada išspręskite Fs pagal aukščiau pateiktą lygtį:
F_s = \ mu_s \ kartus F_N = 1,16 \ kartus 98 = 113,68 \ tekstas {N}
Tai yra didžiausia statinė trinties jėga, kuri priešinsis dėžės judesiui. Todėl tai taip pat maksimali jėga, kurią vaikas gali panaudoti nejudėdamas dėžutės.
Atkreipkite dėmesį, kad tol, kol vaikas naudoja bet kokią jėgąmažesnė už didžiausią statinės trinties vertę, dėžutė vis tiek nejudės!
Statinė trintis nuožulniose plokštumose
Statinė trintis priešinasi ne tik taikomoms jėgoms. Tai neleidžia daiktams slinkti žemyn nuo kalvų ar kitų pasvirusių paviršių, atsispiriant gravitacijos traukai.
Kampu taikoma ta pati lygtis, tačiau norint išskaidyti jėgos vektorius į horizontalius ir vertikalius komponentus, reikalinga trigonometrija.
Apsvarstykite 2 kg svorio knygą, esančią nuožulnioje plokštumoje 20 laipsnių kampu. Kad knyga liktų nejudanti,jėgos, lygiagrečios pasvirusiai plokštumai, turi būti subalansuotos. Kaip parodyta diagramoje, statinės trinties jėga yra lygiagreti plokštumai aukštyn; priešinga jėga žemyn kyla dėl gravitacijos - šiuo atveju vis dėltotik horizontalioji traukos jėgos dedamojibalansuoja statinę trintį.
Nubraukdami gravitacijos jėgą stačiąjį trikampį, kad išspręstumėte jo komponentus, ir atlikdami a mažai geometrijos, kad nustatytume, jog šio trikampio kampas yra lygus plokštumos nuolydžio kampui,horizontalus gravitacinės jėgos komponentas(komponentas, lygiagretus plokštumai) yra:
F_ {g, x} = mg \ sin {\ theta} = 2 kartus 9,8 karto \ sin {20} = 6,7 teksto {N}
Tai turi būti lygi statinės trinties jėgai, laikančiai knygą vietoje.
Kita vertybė, kurią galima rasti šioje analizėje, yra statinės trinties koeficientas. Normali jėga yrastatmenaį paviršių, ant kurio remiasi knyga. Taigi ši jėga turi būtisubalansuotas su vertikaliuoju komponentusunkio jėgos:
F_ {g, y} = mg \ cos {\ theta} = 2 kartus 9,8 karto \ cos {20} = 18,4 \ tekstas {N}
Tada pertvarkydami statinės trinties lygtį:
\ mu_s = \ frac {F_s} {F_N} = \ frac {6.7} {18.4} = 0,364