Совет 1: Как обнаружить силу трения скольжения

В школьных задачах по физике на определение силы трения скольжения в основном рассматривается откровенное равномерное либо откровенное равноускоренное движение тела. Посмотрите, как дозволено обнаружить силу трения в различных случаях зависимости от условий задачи. Дабы положительно оценить влияние сил и составить уравнение движения, неизменно рисуйте чертеж.

Инструкция

1. Случай 1. Формула для силы трения скольжения: Fтр = мN, где м – показатель трения скольжения, N – сила реакции опоры, Н. Для тела, скользящего по горизонтальной плоскости, N = G = mg, где G – вес тела, Н; m – масса тела, кг; g – убыстрение свободного падения, м/с2. Значения безразмерного показателя м для данной пары материалов даны в справочной литературе. Зная массу тела и пару материалов. скользящих друг касательно друга, обнаружьте силу трения.

2. Случай 2. Разглядите тело, скользящее по горизонтальной поверхности и двигающееся равноускоренно. На него действуют четыре силы: сила, приводящее тело в движение, сила тяжести, сила реакции опоры, сила трения скольжения. Потому что поверхность горизонтальная, сила реакции опоры и сила тяжести направлены по одной прямой и уравновешивают друг друга. Перемещение описывает уравнение: Fдв – Fтр = ma; где Fдв – модуль силы, приводящей тело в движение, Н; Fтр – модуль силы трения, Н; m – масса тела, кг; a – убыстрение, м/с2. Зная значения массы, убыстрения тела и силы, воздействующей на него, обнаружьте силу трения. Если эти значения не заданы прямо, посмотрите, есть ли в условии данные, из которых дозволено обнаружить эти величины.



3. Пример задачи 1: на брусок массой 5 кг, лежащий на поверхности, воздействуют силой 10 Н. В итоге брусок двигается равноускоренно и проходит 10 метров за 10 секунд. Обнаружьте силу трения скольжения. Уравнение для движения бруска:Fдв – Fтр = ma. Путь тела для равноускоренного движения задается равенством: S = 1/2at^2. Отсель вы можете определить убыстрение: a = 2S/t^2. Подставьте данные данные: а = 2*10/10^2 = 0,2 м/с2. Сейчас обнаружьте равнодействующую 2-х сил: ma = 5*0,2 = 1 Н. Вычислите силу трения: Fтр = 10-1 = 9 Н.

4. Случай 3. Если тело на горизонтальной поверхности находится в состоянии покоя, либо двигается равномерно, по второму закону Ньютона силы находятся в равновесии : Fтр = Fдв.

5. Пример задачи 2: бруску массой 1 кг, находящемуся на ровной поверхности, осведомили толчок, в итоге которого он проехал 10 метров за 5 секунд и остановилось. Определите силу трения скольжения. Как и в первом примере, на скольжение бруска влияют сила движения и сила трения. В итоге этого воздействия тело останавливается, т.е. приходит баланс. Уравнение движения бруска: Fтр = Fдв. Либо: N*м = ma. Брусок скользит равноускоренно. Рассчитайте его убыстрение аналогично задаче 1: a = 2S/t^2. Подставьте значения величин из данные: а = 2*10/5^2 = 0,8 м/с2. Сейчас обнаружьте силу трения: Fтр = ma = 0,8*1 = 0,8 Н.

6. Случай 4. На тело, беспричинно скользящее по наклонной плоскости, действуют три силы: сила тяжести (G), сила реакции опоры (N) и сила трения (Fтр). Сила тяжести может быть записана в таком виде: G = mg, Н, где m – масса тела, кг; g – убыстрение свободного падения, м/с2. От того что эти силы направлены не по одной прямой, запишите уравнение движения в векторном виде.



7. Сложив по правилу параллелограмма силы N и mg, вы получите результирующую силу F’. Из рисунка дозволено сделать итоги: N = mg*cos?; F’ = mg*sin?. Где ? – угол наклона плоскости. Силу трения дозволено записать формулой: Fтр = м*N = м*mg*cos?. Уравнение для движения принимает вид: F’-Fтр = ma. Либо: Fтр = mg*sin?-ma.



8. Случай 5. Если же к телу приложена добавочная сила F, направленная по наклонной плоскости, то сила трения будет выражаться: Fтр = mg*sin?+F-ma, если направление движения и силы F совпадают. Либо: Fтр = mg*sin?-F-ma, если сила F противодействует движению.

9. Пример задачи 3: брусок массой 1 кг соскользнул с вершины наклонной плоскости за 5 секунд, пройдя путь 10 метров. Определите силу трения, если угол наклона плоскости 45о. Разглядите также случай, когда на брусок воздействовала добавочная сила 2 Н, приложенная по угла наклона по направлению движения. Обнаружьте убыстрение тела подобно примерам 1 и 2: а = 2*10/5^2 = 0,8 м/с2. Вычислите силу трения в первом случае: Fтр = 1*9,8*sin(45о)-1*0,8 = 7,53 Н. Определите силу трения во втором случае: Fтр = 1*9,8*sin(45о)+2-1*0,8= 9,53 Н.

10. Случай 6. Тело двигается по наклонной поверхности равномерно. Значит, по второму закону Ньютона система находится в равновесии. Если скольжение беспричинное, движение тела подчиняется уравнению: mg*sin? = Fтр. Если же к телу приложена добавочная сила (F), препятствующая равноускоренному перемещению, выражение для движения имеет вид: mg*sin?–Fтр-F = 0. Отсель обнаружьте силу трения: Fтр = mg*sin?-F.

Совет 2: Как определить силу трения

При относительном движении 2-х тел между ними появляется трение. Оно также может появиться при движении в газообразной либо жидкой среде. Трение может как мешать, так и содействовать типичному движению. В итоге этого явления на взаимодействующие тела действует сила трения .

Инструкция

1. Особенно всеобщий случай рассматривает силу трения скольжения, когда одно из тел закреплено и покоится, а другое скользит по его поверхности. Со стороны тела, по которому скользит движущееся тело, на последнее действует сила реакции опоры, направленная перпендикулярно плоскости скольжения. Эта сила обозначается буквой N.Тело может также и покоится касательно закрепленного тела. Тогда сила трения , действующая на него Fтр<?N. ? – это безразмерный показатель трения . Он зависит от материалов трущихся поверхностей, степени их отшлифовки и ряда других факторов.

2. В случае движения тела касательно поверхности закрепленного тела сила трения скольжения становится равна произведения показателя трения на силу реакции опоры: Fтр = ?N.

3. Если поверхность расположена горизонтально, то сила реакции опоры по модуля равна силе тяжести, действующей на тело, то есть N = mg, где m – масса скользящего тела, g – убыстрение свободного падения, равное приблизительно 9,8 м/(с^2) на Земле. Отсель, Fтр = ?mg.

4. Пускай сейчас на тело действует непрерывная сила F>Fтр = ?N, параллельная поверхности соприкасающихся тел. При скольжении тела, результирующая составляющая силы в горизонтальном направлении будет равна F-Fтр. Тогда по второму закону Ньютона, убыстрение тела будет связано с результирующей силой по формуле: a = (F-Fтр)/m. Отсель, Fтр = F-ma. Убыстрение тела дозволено обнаружить из кинематических соображений.

5. Зачастую рассматриваемый частный случай силы трения проявляется при соскальзывании тела с закрепленной наклонной плоскости. Пускай ? – угол наклона плоскости и пускай тело соскальзывает равномерно, то есть без убыстрения. Тогда уравнения движения тела будут выглядеть так: N = mg*cos?, mg*sin? = Fтр = ?N. Тогда из первого уравнения движения силу трения дозволено выразить как Fтр = ?mg*cos?.Если тело движется по наклонной плоскости с убыстрением a, то второе уравнение движение будет иметь вид: mg*sin?-Fтр = ma. Тогда Fтр = mg*sin?-ma.

Видео по теме

Совет 3: Как обнаружить показатель трения скольжения

Если сила, направленная параллельно поверхности, на которой стоит тело, превышает силу трения покоя, то начнется движение. Оно будет продолжаться до тех пор, пока движущая сила будет превышать силу трения скольжения, зависящую от показателя трения. Рассчитать данный показатель дозволено независимо.



Вам понадобится

• Динамометр, весы, транспортир либо угломер

Инструкция

1. Обнаружьте массу тела в килограммах и установите его на ровную поверхность. Присоедините к нему динамометр, и начинайте двигать тело. Делайте это таким образом, дабы показатели динамометра стабилизировались, поддерживая непрерывную скорость движения. В этом случае сила тяги, измеренная динамометром, будет равна с одной стороны силе тяги, которую показывает динамометр, а с иной стороны силе тяжести, умноженной на показатель трения скольжения.

2. Сделанные измерения дозволят обнаружить данный показатель из уравнения. Для этого поделите силу тяги на массу тела и число 9,81 (убыстрение свободного падения) ?=F/(m•g). Полученный показатель трения скольжения будет один и тот же для всех поверхностей такого же типа, как и те на которых производилось измерение. Скажем, если тело из дерева двигалось по деревянной доске, то данный итог будет объективен для всех деревянных тел, двигающихся скольжением по дереву, с учетом качества его обработки (если поверхности шершавые, значение показателя трения скольжения измениться).

3. Дозволено измерить показатель трения скольжения и иным методом. Для этого установите тело на плоскости, которая может менять свой угол касательно горизонта. Это может быть обычная дощечка. После этого начинайте старательно поднимать ее за один край. В тот момент, когда тело придет в движение, скатываясь в плоскости как сани с горки, обнаружьте угол ее уклона касательно горизонта. Значимо, дабы тело при этом не двигалось с убыстрением. В этом случае, измеренный угол будет предельно малым, при котором тело начнет двигаться под действием силы тяжести. Показатель трения скольжения будет равен тангенсу этого угла ?=tg(?).

4. В всеобщем случае, для нахождения показателя трения скольжения, силу трения поделите на силу реакции опоры, с которой тело давит на поверхность, на которой располагается

Видео по теме

Совет 4: Как обнаружить силу реакции опоры

Сила реакции опоры относится к силам упругости, и неизменно направлена перпендикулярно поверхности. Она противоборствует всякий силе, которая принуждает тело двигаться перпендикулярно опоре. Для того дабы рассчитать ее необходимо выявить и узнать числовое значение всех сил, которые действуют на тело, стоящее на опоре.



Вам понадобится

• – весы;
• – спидометр либо радар;
• – угломер.

Инструкция

1. Определите массу тела с подмогой весов либо любым иным методом. Если тело находится на горизонтальной поверхности (причем неважно, движется оно либо пребывает в состоянии покоя), то сила реакции опоры равна силе тяжести действующей на тело. Для того дабы рассчитать ее умножьте массу тела на убыстрение свободного падения, которое равно 9,81 м/с? N=m•g.

2. Когда тело движется по наклонной плоскости, направленной под углом к горизонту, сила реакции опоры находится под углом в силе тяжести. При этом она компенсирует только ту составляющую силы тяжести, которая действует перпендикулярно наклонной плоскости. Для расчета силы реакции опоры, с поддержкой угломера измерьте угол, под которым плоскость располагается к горизонту. Рассчитайте силу реакции опоры, перемножив массу тела на убыстрение свободного падения и косинус угла, под которым плоскость находится к горизонту N=m•g•Cos(?).

3. В том случае, если тело движется по поверхности, которая представляет собой часть окружности с радиусом R, скажем, мост, пригорок то сила реакции опоры рассматривает силу, действующую по направлению из центра окружности, с убыстрением, равным центростремительному, действующую на тело. Дабы рассчитать силу реакции опоры в верхней точке, от убыстрения свободного падения отнимите отношение квадрата скорости к радиусу кривизны траектории.

4. Получившееся число умножьте на массу движущегося тела N=m•(g-v?/R). Скорость должна быть измерена в метрах в секунду, а радиус в метрах. При определенной скорости значение убыстрения, направленного от центра окружности, может сравняться, и даже превысить убыстрение свободного падения, в данный момент сцепление тела с поверхностью пропадет, следственно, скажем, автомобилистам, необходимо отчетливо контролировать скорость на таких участках дороги.

5. Если же кривизна направлена вниз, и траектория тела вогнутая, то рассчитайте силу реакции опоры, прибавив к убыстрению свободного падения отношение квадрата скорости и радиуса кривизны траектории, а получившийся итог умножьте на массу тела N=m•(g+v?/R).

6. Если знаменита сила трения и показатель трения, силу реакции опоры рассчитайте, поделив силу трения на данный показатель N=Fтр/?.

Совет 5: Как обнаружить работу силы трения

Движение в реальных условиях не может продолжаться до бесконечности. Повод этому – сила трения . Она появляется при контакте тела с другими телами и неизменно направлена противоположно направлению движения. Это обозначает, что сила трения неизменно исполняет негативную работу , что надобно рассматривать при расчетах.



Вам понадобится

• – рулетка либо дальномер;
• – таблица ля определения показателя трения;
• – представление о кинетической энергии;
• – весы;
• – калькулятор.

Инструкция

1. Если тело движется равномерно и откровенно, обнаружьте силу, которая приводит его в движение. Она компенсирует силу трения , следственно численно равна ей, но направлена в сторону движения. Измерьте рулеткой либо дальномером расстояние S, на которое сила F передвинула тело. Тогда работа силы трения будет равна произведению силы на расстояние со знаком «минус» A=-F?S.

2. Пример. Автомобиль движется по дороге равномерно и откровенно. Какую работу исполняет сила трения на дистанции 200 м, если сила тяги мотора равна 800 Н? При равномерном откровенном движении сила тяги мотора равна по модулю силе трения . Тогда ее работа будет равна A=-F?S =-800?200=-160000 Дж либо -160 кДж.

3. Качество поверхностей удерживаться друг за друга показывает показатель трения ?. Для всей пары контактирующих поверхностей он различный. Его дозволено рассчитать либо узнать в особой таблице. Существует показатель трения покоя и показатель трения скольжения. При расчете работы силы трения берите показатель для скольжения, от того что без перемещения работа не выполняется. Скажем, показатель трения скольжения дерева по металлу равен 0,4.

4. Определите работу силы трения , действующей на тело, расположенное на горизонтальной поверхности. Для этого определите его массу m в килограммах при помощи весов. Умножьте массу на показатель трения скольжения для данных поверхностей ?, убыстрение свободного падения (g?10 м/с?) и расстояние, на которое передвинулось тело, S. Перед формулой поставьте знак «минус», от того что тело движется в сторону, противоположную направлению силы трения (A=-??m?g?S).

5. Работа силы трения , когда действует только она, равна изменению кинетической энергии тела. Для ее определения обнаружьте исходную v0 и финальную v скорости тела на исследуемом участке пути. Умножьте массу тела m на разность квадратов исходной и финальной скорости тела, а итог поделите на число 2 (А=m?(v?-v0?)/2). Скажем, если автомобиль массой 900 кг, двигавшийся со скоростью 20 м/с, останавливается, то работа силы трения будет равна А=900?(0?-20?)/2=-180000 Дж либо -180 кДж.

Совет 6: Как обнаружить силу трения

Трение – процесс взаимодействия 2-х тел, дерзкий замедление движения при смещении друг касательно друга. Обнаружить силу трения – значит определить величину воздействия, направленную в сторону, противоположную движению, по причине которой тело теряет энергию и, в конце концов, останавливается.

Инструкция

1. Сила трения – векторная величина, которая зависит от многих факторов: давление тел друг на друга, материалы, из которых они были изготовлены, скорость движения. Площадь поверхности при этом значения не имеет, от того что чем она огромнее, тем огромнее взаимное давление (сила реакции опоры N), которая теснее участвует в нахождении силы трения .

2. Эти величины пропорциональны друг другу и связаны показателем трения ?, тот, что дозволено считать непрерывной величиной, если огромная точность расчетов не требуется. Выходит, дабы обнаружить силу трения , необходимо вычислить произведение:Fтр = ?•N.

3. Приведенная физическая формула относится к трению, вызванному скольжением. Оно может быть сухим и влажным, если между телами присутствует жидкая прослойка. Силу трения неизменно следует принимать во внимание при определении общности сил, действующих на тело, при решении задач.

4. Трение качения появляется при вращении одного тела по поверхности иного. Оно присутствует на границе соприкосновения тел, которая непрерывно меняется. Тем не менее, сила трения непрерывно противодействует движению. Исходя из этого, она равна соотношению произведения показателя трения качения и прижимающей силы к радиуса вращающегося тела:Fтркач = f•N/r.

5. Следует различать показателя трения скольжения и качения. В первом случае это величина, не имеющая размерности, во втором она представляет собой расстояние между прямыми линиями, характеризующими направление прижимающей силы и силы реакции опоры. Следственно, она измеряется в мм.

6. Показатель трения качения – это, как водится, вестимая величина для распространенных материалов. Скажем, для железа по железу он равен 0,51 мм, для железа по дереву – 5,6, дерева по дереву – 0,8-1,5 и т.д. Обнаружить его дозволено по формуле соотношения момента трения к прижимающей силе.

7. Сила трения покоя возникает при минимальных перемещениях тел либо деформации. Эта сила неизменно присутствует при сухом скольжении. Наивысшее ее значение равно ?•N. Существует также внутреннее трение, внутри одного тела между его слоями либо частями.

Обратите внимание!
Равномерное движение тела характеризуется равновесием между внешней силой и силой трения.