Forța de frecare; fte și pierderea de energie
1. Forța de frecare F.R, care este experimentat de un corp care se mișcă pe o suprafață plană, depinde într-un mod simplu de forța normală F.N ab pe care corpul o exercită asupra bazei:
.
Este f așa-numitul „coeficient de frecare”, care depinde de tipul a două suprafețe care sunt în contact în timpul procesului de frecare. Forțele de frecare depind și de starea de mișcare. Există trei tipuri de frecare:
- Frecare statică
- Frecare culisantă
- Frecare de rulare
2. Un corp care se află pe un plan înclinat rămâne în repaus atâta timp cât forța statică de frecare este mai mare decât forța descendentă. Mișcarea începe atunci când forța descendentă la un unghi este egală cu forța statică de frecare:
Coeficientul de frecare static poate fi astfel ușor determinat din acest unghi:
.
3. Forțele de frecare acționează de-a lungul unei căi o lucrare de frecare W.R. Energia necesară pentru aceasta este extrasă din cantitatea inițială de energie mecanică existentă într-un sistem. Un proces de frânare ar trebui considerat ca exemplu:
Un vehicul al maselor m se deplasează la viteza inițială v0, energia sa cinetică este. Ar trebui să fie frânat la un punct mort. Dacă roțile se blochează în timpul frânării, se produce frecare glisantă. Forța constantă de frecare prin alunecare F.g l accelerația de frânare .
Durata procesului de frânare este de tB, distanța de frânare B. Deoarece se aplică frânarea cu accelerație constantă
.
Acest lucru are ca rezultat
Inserarea în energia cinetică duce la
La frânare, energia cinetică care era disponibilă inițial a fost „utilizată” pentru a face lucrări de frecare.
O forță constantă de frecare F.R elimină energia mecanică dintr-un sistem W. = F.R. și o transformă în energie internă a sistemului. Creșterea energiei interne se manifestă de ex. în creșteri de temperatură.
Al 4-lea. Bilanțul energetic
,
care se aplică proceselor fără frecare sau proceselor cu frecare neglijabilă trebuie înlocuit prin luarea în considerare a fricțiunii
.
a) Un ciclist (100 kg) are inițial o viteză de 5 m/s pe o porțiune de drum cu pantă uniformă (lungime 200 m; diferență de înălțime 20 m). Ce viteză are la capătul pantei descendente dacă frânează uniform cu o forță de 80 N.?
Statul 1:
Starea 2:
Cu valorile specificate:
.
b) Aceeași situație - numai de această dată ciclistul nu frânează. Doar fricțiunea de rulare între roată și șosea are un efect de frânare. Să fie coeficientul de frecare la rulare.
Forța de frecare este acum. Deci unghiul de înclinare este necesar:
.
Cu valorile specificate:
(pentru comparație: fără forțe de frecare, viteza finală este v '2 = 20,4 m/s)
Exerciții
Mai multe exerciții
1. Un bloc de ramming (m = 1000 kg) se află pe un stâlp vertical. După ce îl ridici cu 2,8 m, cade liber pe stâlp.
a) Care este energia și viteza blocului de împingere atunci când lovește grămada?
b) Blocul de berbec împinge stâlpul la impact = 4 cm în pământ. Cu ce factor este forța motrică generată mai mare decât greutatea blocului? (Schimbarea energiei de înălțime a blocului de împingere și a grămezii pe drum poate fi neglijat.)
2. Un schior (80 kg) circulă printr-o scobitură. El pierde pe panta înclinată H1 = 12 m înălțime, câștigă din nou pe panta de urcare H2 = 8 m înălțime. La începutul și la sfârșitul călătoriei, viteza este zero. Calea totală acoperită are 160 m lungime.
Care este forța medie de frecare cu care a fost frânată în timp ce conducea?
3. Un plan înclinat are 10 m lungime și 1 m înălțime.
a) Ce muncă W.1 este obligat să aibă un corp cu mulțimea m = Deplasați 2 kg în sus de-a lungul planului înclinat dacă fricțiunea este neglijată?
b) Cât de mare este munca W.2 când există o forță de frecare în mișcare F.R = 1,5 N trebuie depășit?
Al 4-lea. Un tren ajunge cu viteză la începutul unei întinderi în sus v0 = 72 km/h. Unghiul pantei este a = 3 °.
Cât de departe ajunge trenul pe întinderea în sus dacă forța de frecare a frânării este de 0,5% din greutatea sa?
1.