Hõõrdejõu materjal: määratlus, tüübid, valemid, näited
Laadimine...
Hõõrdumine on igapäevaelus laialdaselt kasutatav füüsika liik. Jõudu võib tõlgendada kui interaktsiooni, mis võib töötamisel põhjustada muutusi tingimustes või objektide liikumises. Jõudu mõjutab tõuge või tõmme.
Jõud on seotud Newtoni seadustega, nii et tuletatud jõu SI-ühik on määratletud sümboliga N. Igasugune vastastikmõju võib põhjustada massiga objekti liikumist. Hõõrdejõud jaguneb kahte tüüpi, nimelt staatiline ja kineetiline.
Sisuloend
Hõõrdumise definitsioon
Hõõrdumine on teatud tüüpi jõud, mida igapäevaelus sageli kohtab. See jõud tekib lennuki ja objekti vahelise kokkupuute tõttu. Tekkiv hõõrdumine põhjustab esemete liikumist.
Tekkiva hõõrdumise suurust saab määrata kahe üksteisega kokkupuutes oleva pinna tekstuuri järgi. Kui pind on kare, on tekkiv hõõrdumine suurem. Kui see on sile, muutub hõõrdumine väiksemaks.
See juhtub seetõttu, et pind pärsib või ühtlustab puutujatasandite hõõrdumist. Karedad pinnad võivad esemeid ummistada, muutes nende liigutamise keeruliseks.
Libedal pinnal liiguvad objektid kiiremini ja tekkiv hõõrdumine on väiksem. Mida raskem on objekti liigutada, seda suurem on hõõrdumine. Hõõrdumine takistab objektide liikumist.
Hõõrdumisel on alati suund, mis on vastupidine liikumissuunale, mis tähendab, et see on vastupidine objekti liikumissuunale. Kui pall liigub paremale, on hõõrdumine vasakule. Näiteks kui auto on pargitud, on tõukejõud paremale, hõõrdumine vasakule.
Lihtsa defineerimise korral tekib hõõrdumine objektide kahe üksteisega kokku puutuva pinna tõttu. Kokkupuutuvatel objektidel tekkival hõõrdumisel on väärtus, mis ei ole sama. Hõõrdeväärtuse suurust võivad põhjustada teatud tegurid.
Loe: Newtoni seadused 1, 2, 3
Staatilise hõõrdumise valem
Seda tüüpi hõõrdumine toimib siis, kui kokku puutuvad pinnad ei libise üksteisest üle. Võib tõlgendada, et see jõud mõjub objektile, millele on antud väline jõud (F), näiteks tõmbe- või tõukejõud algse objekti suhtes, mis on paigal, kuni see liigub.
Seda tüüpi staatiline hõõrdumine tekib kahe tahke objekti vahel, mis üksteise suhtes ei liigu. See jõud tekib siis, kui objekt libiseb kaldtasandil alla. Siin on arvutusvalem.
fs = s x N
Selgitus:
fs: staatilise hõõrdumise suurus (N)
s: staatilise hõõrdetegur (N)
N: normaalne jõud (N)
Kineetilise hõõrdumise valem
Kineetilist hõõrdumist tuntakse ka kui dünaamilist. See jõud tekib siis, kui kaks üksteise suhtes liikuvat objekti hõõruvad teineteise vastu.
Kineetiline hõõrdetegur on tavaliselt alati väiksem kui staatiline hõõrdetegur, kuigi see esineb samas materjalis. Kineetiline hõõrdumine mõjutab liikuvaid objekte. Tutvuge järgmise arvutusvalemiga.
fk = k x N
Selgitus:
fk: kineetilise hõõrdumise suurus (N)
k: kineetilise hõõrdetegur (N)
N: normaalne jõud (N)
Loe: Jõuvalem
Kuidas määrata objekti ülejäänud liikumist
Pärast kineetilise ja staatilise hõõrdumise valemi mõistmist tuleb järgmiseks mõista, kas objekt on puhke- või liikumises. Selle määramiseks saate võrrelda objektile mõjuvat staatilist hõõrdejõudu välisjõuga (F). Siin on teave.
- Kui välisjõud võrreldes staatilise hõõrdumisega on sama, tähendab see, et objekt liigub (F = fs).
- Kui välisjõud võrreldes staatilise hõõrdumisega on väiksem, võib järeldada, et objekt on puhkeasendis (F < fs).
- Kui välisjõud on suurem kui staatiline hõõrdumine, tähendab see, et objekt liigub (F > fs).
Hõõrdejõu rakendamise näide
Hõõrdumine on üks levinumaid stiile, mis on isegi igapäevase tegevusega tihedalt seotud. Vaadake allpool mõnda selle rakenduse näidet.
- Sõiduki liikumisel tekib asfaldi ja rataste vahel hõõrdumine.
- Kustutamisel või kirjutamisel tekib pliiatsi või kustutuskummi ja paberi vahel hõõrdumine.
- Keha soojendamiseks peopesasid hõõrudes tekib käte vahel hõõrdumine.
- Jooksmisel tekib maapinna ja jalgade vahel hõõrdumine.
- Tooli lükkamisel tekib põranda ja tooli vahel hõõrdumine.
- Kui lükata lauda karedale pinnale, seda suurem on hõõrdumine. Siledal pinnal või ratastega laual on aga tekkiv hõõrdumine väiksem.
- Kui pühite, tekib mopi ja põranda vahel hõõrdumine.
Loe: Gravitatsioon
Näidisküsimused ja arutelu
Hõõrdumise arutelu paremaks mõistmiseks on vaja küsimusi oskuste lihvimiseks. Nii saab genereeritud jõu suuruse õigesti arvutada. Vaadake allolevate küsimuste näiteid.
Näide 1:
Karedal pinnal on plokk massiga 10 kg. Kui on teada, et staatiline hõõrdumine s = 0,4 ja kineetilise hõõrdetegur k = 0,3, siis milline on ploki hõõrdumine, kui seda tõmmata jõuga 20 N?
Arutelu:
On tuntud:
m = 10 kg
Reklaam
s = 0,4
k = 0,3
F = 20 N
Küsiti: f
Vastus:
Esimene viis on kõigepealt tavaline jõud.
FY = 0
N – w = 0
N = w
N = mg
N = (10) (10)
N = 100 N
Pärast seda leidke staatiline hõõrdumine.
fs = s x N
fs = 0,4 x 100
fs = 40 N
Järeldatakse, et F F = 0 F – f = 0 F = f f = 20 N
Seega võib järeldada, et plokile mõjuv hõõrdumine on 20 N.
Näide 2
25 kg kaaluv plokk on konarlikul põrandal. On teada, et s = 0,7 ja k = 0,3. Plokile antakse horisontaalselt tõmbejõud 160 N. Arvutage ploki poolt tekitatud hõõrdumise suurus.
Arutelu:
On tuntud:
m = 25 kg
s = 0,7
k = 0,3
F = 160 N
Küsiti: f
Vastus:
Esimene samm on normaaljõu (N) suuruse leidmine:
FY = 0
N – w = 0
N = w
N = mg
N = (25) (10)
N = 250 N
Otsige esmalt staatilist pühkimine:
fs = s x N
fs = 0,7 x 250
fs = 175 N
Kuna F > fs, on plokk liikuvas asendis. Selleks leidke järgmine kineetilise hõõrdumise suurus.
fk = k x N
fk = (0,3) (250)
fk = 75 N
Järeldatakse, et ploki poolt kogetav hõõrdumine on 75 N.
Kineetilisel ja staatilisel hõõrdumisel on erinevad kriteeriumid ja arvutused. Kui mõistate, kuidas seda arvutada, saate harjutusküsimustega tegeleda lihtsamalt ja kiiremini. See võib kindlasti parandada materjalist arusaamist.
X SULGE
Reklaamid
REKLAAM
X SULGE