Virsmas rada berzes spēku, kas pretojas slīdošām kustībām, un jums ir jāaprēķina šī spēka lielums kā daļa no daudzām fizikas problēmām. Berzes lielums galvenokārt ir atkarīgs no “normālā spēka”, kuru virsmas iedarbojas uz uz tiem sēdošajiem priekšmetiem, kā arī no konkrētās virsmas īpašībām, kuras apsverat. Lielākajā daļā mērķu varat izmantot formulu:
lai aprēķinātu berzi, arNiestājas par “normālu” spēku un “μ”, Kas ietver virsmas īpašības.
Berze apraksta spēku starp divām virsmām, mēģinot pārvietoties viena otrai pāri. Spēks pretojas kustībai, un vairumā gadījumu spēks darbojas kustībai pretējā virzienā. Molekulārā līmenī, nospiežot divas virsmas, katrā ir nelielas nepilnības virsma var saslēgties, un starp viena materiāla molekulām un var būt pievilcīgi spēki otrs. Šie faktori apgrūtina to pārvietošanu garām. Aprēķinot berzes spēku, jūs tomēr nestrādājat šajā līmenī. Ikdienas situācijās fiziķi visus šos faktorus sagrupē “koeficientā”μ.
“Normālais” spēks raksturo spēku, uz kuru virsma, uz kuras atrodas objekts (vai uz kuras ir nospiests), iedarbojas uz objektu. Attiecībā uz nekustīgu objektu uz līdzenas virsmas spēkam ir precīzi jāstājas pretī spēkam gravitācijas dēļ, pretējā gadījumā objekts pārvietotos saskaņā ar Ņūtona kustības likumiem. “Normālais” spēks (
N) ir nosaukums spēkam, kas to dara.Tas vienmēr darbojas perpendikulāri virsmai. Tas nozīmē, ka uz slīpas virsmas normālais spēks joprojām būtu vērsts tieši prom no virsmas, bet smaguma spēks - tieši uz leju.
Normālo spēku vairumā gadījumu var vienkārši aprakstīt šādi:
N = mg
Šeit,mattēlo objekta masu ungapzīmē gravitācijas paātrinājumu, kas ir 9,8 metri sekundē sekundē (m / s2) vai neto svara kilogramā (N / kg). Tas vienkārši atbilst objekta “svaram”.
Slīpām virsmām normālā spēka spēks tiek samazināts, jo vairāk virsma ir slīpa, tāpēc formula kļūst:
N = mg \ cos {\ theta}
Arθstāvot leņķim, kuram virsma ir noliekta.
Lai iegūtu vienkāršu aprēķina piemēru, apsveriet plakanu virsmu, uz kuras sēž 2 kg koka bloks. Parastais spēks būtu vērsts tieši uz augšu (lai atbalstītu bloka svaru), un jūs aprēķinātu:
N = 2 \ reizes 9,8 = 19,6 \ teksts {N}
Koeficients ir atkarīgs no objekta un konkrētās situācijas, ar kuru strādājat. Ja objekts vēl nepārvietojas pa virsmu, izmantojiet statiskās berzes koeficientuμstatisks, bet, ja tas ir kustīgs, izmantojat bīdāmās berzes koeficientuμslidkalniņš.
Parasti bīdāmās berzes koeficients ir mazāks par statiskās berzes koeficientu. Citiem vārdiem sakot, ir vieglāk bīdīt kaut ko jau bīdāmu, nekā bīdīt to, kas joprojām ir.
Apsveramie materiāli ietekmē arī koeficientu. Piemēram, ja agrākais koka bloks atradās uz ķieģeļu virsmas, koeficients būtu 0,6, bet tīram kokam tas var būt no 0,25 līdz 0.5. Ledus uz ledus statiskais koeficients ir 0,1. Atkal slīdošais koeficients to samazina vēl vairāk - līdz 0,03 ledus uz ledus un 0,2 koksnei koks. Meklējiet tos savai virsmai, izmantojot tiešsaistes tabulu (skatiet resursus).
Berzes spēka formula nosaka:
F = \ mu N
Piemēram, apsveriet 2 kg masas koka bloku uz koka galda, kas tiek stumts no stacionāra. Šajā gadījumā jūs izmantojat statisko koeficientu arμstatisks = 0,25 līdz 0,5 kokam. Ņemotμstatisks = 0,5, lai maksimāli palielinātu berzes iespējamo ietekmi, un atcerotiesN = 19,6 N no agrāk, spēks ir:
F = 0,5 \ reizes19,6 = 9,8 \ teksts {N}
Atcerieties, ka berze nodrošina tikai spēku, lai pretotos kustībai, tāpēc, ja jūs sākat to viegli virzīt un saņemat stingrāks, berzes spēks palielināsies līdz maksimālajai vērtībai, kuru jūs tikko esat aprēķinājis. Dažreiz fiziķi rakstaFmaks lai šis punkts būtu skaidrs.
Kad bloks pārvietojas, jūs izmantojatμslidkalniņš = 0,2, šajā gadījumā:
F_ {slide} = \ mu_ {slide} N = 0,2 \ reizes 19,6 = 3,92 \ text {N}
