İçerik
Yüzeyler kayma hareketlerine dayanan sürtünme kuvveti uygular ve bu kuvvetin boyutunu birçok fizik probleminin parçası olarak hesaplamanız gerekir. Sürtünme miktarı esas olarak, üzerinde oturan nesnelere uygulanan yüzeylerin yanı sıra, düşündüğünüz belirli yüzeyin özelliklerine de bağlı olan “normal kuvvete” bağlıdır. Çoğu amaç için formülü kullanabilirsiniz. F = μN sürtünmeyi hesaplamak için N- “normal” kuvvet ve “için ayakta durma”μ”Yüzey özelliklerini içerir.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Formülü kullanarak sürtünme kuvvetini hesaplayın:
F = μN
Nerede N- normal güçtür ve μ Malzemeleriniz için sürtünme katsayısı ve durağan veya hareketli olup olmadığı Normal kuvvet nesnenin ağırlığına eşittir, bu yüzden bu da yazılabilir:
F = μmg
Nerede m nesnenin kütlesi ve g yerçekimine bağlı ivmedir. Sürtünme nesnenin hareketine karşı hareket eder.
Sürtünme Nedir?
Sürtünme, birini diğerine kaydırmaya çalıştığınızda iki yüzey arasındaki kuvveti tanımlar. Kuvvet harekete direnç gösterir ve çoğu durumda kuvvet hareketin tersi yönde etki eder. Moleküler seviyede, iki yüzeye birlikte bastırdığınızda, her yüzeydeki küçük kusurlar kilitlenebilir ve bir malzemenin molekülleri ile diğeri arasındaki çekici kuvvetler olabilir. Bu faktörler, birbirlerini geçmelerini zorlaştırır. Yine de, sürtünme kuvvetini hesaplarken bu seviyede çalışmazsınız. Gündelik durumlar için fizikçiler bu faktörlerin tümünü “katsayıda” birlikte gruplandırırlar. μ.
Sürtünme Kuvveti Hesaplama
“Normal” kuvvet, bir nesnenin üzerinde durduğu (veya üzerine bastırıldığı) nesnenin üzerine uyguladığı kuvveti tanımlar. Yassı bir yüzeydeki hareketsiz bir nesne için kuvvet, Newton'un hareket yasalarına göre, yerçekimi nedeniyle kuvvete tam olarak karşı gelmelidir, aksi takdirde nesne hareket eder. “Normal” kuvvet (N-) bunu yapan gücün adıdır.
Her zaman yüzeye dik hareket eder. Bu, eğimli bir yüzeyde normal kuvvetin doğrudan yüzeyden uzak dururken, yerçekimi kuvvetinin doğrudan aşağıya dönük olacağı anlamına gelir.
Normal kuvvet çoğu durumda basitçe tanımlanabilir:
N- = mg
İşte, m nesnenin kütlesini temsil eder ve g Saniyede saniyede 9.8 metre olan yerçekimi nedeniyle hızlanma anlamına gelir (m / s2) veya kilogram başına ağ (N / kg). Bu sadece nesnenin “ağırlığı” ile eşleşir.
Eğimli yüzeyler için normal kuvvetin kuvveti azalır, yüzey ne kadar eğimli olursa, formül şöyle olur:
N- = mg çünkü (θ)
İle θ yüzeyin eğimli olduğu açı için durma.
Basit bir örnek hesaplaması için, üzerinde 2 kg ahşap bloktan oluşan düz bir yüzey düşünün. Normal kuvvet doğrudan yukarı doğru işaret eder (bloğun ağırlığını desteklemek için) ve hesaplarsınız:
N- = 2 kg x 9,8 N / kg = 19,6 N
Katsayı, nesneye ve üzerinde çalıştığınız belirli duruma bağlıdır. Nesne zaten yüzey boyunca hareket etmiyorsa, statik sürtünme katsayısını kullanırsınız μstatik, ancak hareket ediyorsa kayar sürtünme katsayısını kullanırsınız. μkaymak.
Genel olarak, kayan sürtünme katsayısı, statik sürtünme katsayısından daha küçüktür. Başka bir deyişle, kaymakta olan bir şeyi kaydırmak, durgun olan bir şeyi kaydırmaktan daha kolaydır.
Düşündüğünüz malzemeler de katsayısı etkiler. Örneğin, bir keresteden önceki ahşap bloğu bir tuğla yüzeydeyse, katsayı 0.6 olur, ancak temiz ahşap için 0.25 ila 0.5 arasında herhangi bir yerde olabilir. Buzdaki buz için statik katsayısı 0,1'dir. Yine, kayan katsayısı bunu daha da düşürür, buzda buz için 0,03'e, ahşap için ahşap için 0,2'ye. Çevrimiçi bir tablo kullanarak yüzeyiniz için bunları arayın (bkz. Kaynaklar).
Sürtünme kuvvetlerinin formülü:
F = μN
Örneğin, sabit bir şekilde itilmiş bir ahşap masa üzerinde 2 kg kütleli bir tahta blok düşünün. Bu durumda, statik katsayılı μstatik = Ahşap için 0.25 ila 0.5. alma μstatik = Sürtünme potansiyel etkisini en üst düzeye çıkarmak için 0.5; N- = 19.6 N'den önceki kuvvet:
F = 0,5 × 19,6 N = 9,8 N
Sürtünmenin sadece harekete karşı direnç sağlamak için kuvvet sağladığını unutmayın; bu nedenle, yavaşça itmeye başlar ve daha sertleşirseniz, sürtünme kuvveti, az önce hesapladığınız maksimum değere yükselir. Fizikçiler bazen yazıyor Fmaksimum bu noktayı netleştirmek için.
Blok hareket ettikten sonra μkaymak = 0.2, bu durumda:
Fkaymak = μkaymak N-
= 0.2 × 19.6 N = 3.92 N