Bīdāmā berze, ko biežāk dēvē par kinētisko berzi, ir spēks, kas iebilst pret divu virsmu bīdāmām kustībām, kas pārvietojas garām viena otrai. Turpretī statiskā berze ir berzes spēka veids starp divām virsmām, kas spiež viena pret otru, bet neslīd viena no otras. (Iedomājieties, ka nospiežat krēslu, pirms tas sāk slīdēt pāri grīdai. Spēks, ko lietojat pirms bīdīšanas sākuma, ir pretstatā statiskai berzei.)
Bīdāmā berze parasti ietver mazāku pretestību nekā statiskā berze, tāpēc jums bieži ir jāpiespiež stiprāk, lai objekts sāktu slīdēt, nevis lai to noturētu. Berzes spēka lielums ir tieši proporcionāls normālā spēka lielumam. Atgādinām, ka parastais spēks ir virsmai perpendikulārs spēks, kas neitralizē visus citus spēkus, kas tiek iedarbināti šajā virzienā.
Proporcionalitātes konstante ir vienības lielums, ko sauc par berzes koeficientu, un tas mainās atkarībā no saskarē esošajām virsmām. (Šī koeficienta vērtības parasti tiek meklētas tabulās.) Berzes koeficientu parasti attēlo grieķu burtsμar apakšindeksuknorādot kinētisko berzi. Berzes spēka formulu izsaka:
F_f = \ mu_kF_N
KurFNir normālā spēka lielums, mērvienības ir ņūtonos (N), un šī spēka virziens ir pretējs kustības virzienam.
Ritošās berzes definīcija
Rites pretestību dažreiz sauc par berzes berzi, lai gan tas nav tieši berzes spēks, jo tas nav rezultāts divām saskarē esošām virsmām, kuras mēģina piespiesties viena otrai. Tas ir pretestības spēks, kas rodas enerģijas zudumu dēļ, kas rodas ritošā objekta un virsmas deformācijas dēļ.
Tāpat kā berzes spēku gadījumā, arī rites pretestības spēka lielums ir tieši proporcionāls līdz normālā spēka lielumam ar proporcionalitātes konstanti, kas ir atkarīga no iekšējām virsmām kontakts. Kamērμrdažreiz tiek izmantots koeficientam, tas ir biežāk redzamsCrr, padarot rites pretestības lieluma vienādojumu šādu:
F_r = C_ {rr} F_N
Šis spēks darbojas pretēji kustības virzienam.
Bīdāmās berzes un rites pretestības piemēri
Apskatīsim frikcijas piemēru, kas saistīts ar dinamikas grozu, kas atrodams tipiskā fizikas klasē, un salīdzināsim paātrinājums, ar kādu tas pārvietojas pa metāla sliedi, kas slīpa 20 grādos trīs dažādiem scenāriji:
1. scenārijs:Brīdim vai pretestības spēkiem, kas iedarbojas uz ratiem, tas brīvi ripo, nenoslīdot pa sliežu ceļu, nav.
Vispirms mēs uzzīmējam brīvā ķermeņa diagrammu. Gravitācijas spēks, kas vērsts tieši uz leju, un parastais spēks, kas vērsts perpendikulāri virsmai, ir vienīgie spēki, kas darbojas.
Neto spēka vienādojumi ir:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
Tūlīt mēs varam atrisināt pirmo paātrinājuma vienādojumu un pieslēgt vērtības, lai saņemtu atbildi:
F_g \ sin {\ theta} = ma \\ \ nozīmē mg \ sin (\ theta) = ma \\ \ nozīmē a = g \ sin (\ theta) = 9.8 \ sin (20) = \ boxed {3.35 \ text { m / s} ^ 2}
2. scenārijs:Rites pretestība iedarbojas uz ratiem, kad tas brīvi ripo, neslīdot pa sliežu ceļu.
Šeit mēs pieņemsim rites pretestības koeficientu 0,0065, kura pamatā ir piemērs, kas atrodams a papīrs no ASV Jūras akadēmijas.
Tagad mūsu brīvā ķermeņa diagrammā ir iekļauta rites pretestība, kas darbojas pa sliežu ceļu. Mūsu neto spēka vienādojumi kļūst:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} -F_r = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g cos (\ theta) = 0
No otrā vienādojuma mēs varam atrisinātFN, pievienojiet rezultātu berzes izteiksmei pirmajā vienādojumā un atrisinieta:
F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0 \ nozīmē 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 \\ \ nozīmē \ Atcelt mg \ sin (\ theta) -C_ {rr} \ cancel mg \ cos (\ theta) = \ cancel ma \\ \ nozīmē a = g (\ sin (\ theta) -C_ {rr} \ cos (\ theta) ) = 9,8 (\ sin (20) -0,0065 \ cos (20)) \\ = \ boxed {3,29 \ text {m / s} ^ 2}
3. scenārijs:Ratu riteņi ir bloķēti vietā, un tas slīd pa sliežu ceļu, ko kavē kinētiskā berze.
Šeit mēs izmantosim kinētiskās berzes koeficientu 0,2, kas atrodas vērtību diapazona vidū, kas parasti ir norādīts plastmasai uz metāla.
Mūsu brīvā ķermeņa diagramma izskatās ļoti līdzīga rites pretestības gadījumam, izņemot to, ka tas ir slīdošs berzes spēks, kas iedarbojas uz rampu. Mūsu neto spēka vienādojumi kļūst:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} -F_k = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
Un atkal mēs risināmalīdzīgā veidā:
F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0 nozīmē F_N = F_g \ cos (\ theta) \\ F_g \ sin (\ theta) - \ mu_kF_N = F_g \ sin (\ theta) - \ mu_kF_g \ cos (\ theta ) = ma \\ \ nozīmē \ atcelt mg \ sin (\ theta) - \ mu_k \ cancel mg \ cos (\ theta) = \ cancel ma \\ \ nozīmē a = g (\ sin (\ theta) - \ mu_k \ cos (\ theta)) = 9,8 ( \ sin (20) -0,2 \ cos (20)) \\ = \ lodziņā {1.51 \ text {m / s} ^ 2}
Ņemiet vērā, ka paātrinājums ar rites pretestību ir ļoti tuvu berzes korpusam, savukārt bīdāmās berzes gadījums ir ievērojami atšķirīgs. Tāpēc rites pretestība lielākajā daļā gadījumu tiek atstāta novārtā un kāpēc ritenis bija izcils izgudrojums!