Elke student weet dat wanneer daar kontak tussen twee soliede oppervlaktes is, die sogenaamde wrywingskrag ontstaan. Kom ons kyk in hierdie artikel wat dit is, en fokus op die toepassingspunt van die wrywingskrag.
Watter soorte wrywingskrag is daar?
Voordat die punt van toepassing van die wrywingskrag oorweeg word, is dit nodig om kortliks te onthou watter tipe wrywing in die natuur en tegnologie bestaan.
Kom ons begin om statiese wrywing te oorweeg. Hierdie tipe kenmerk die toestand van 'n soliede liggaam wat op een of ander oppervlak rus. Die wrywing van rus verhoed enige verplasing van die liggaam uit sy rustoestand. Byvoorbeeld, as gevolg van die werking van hierdie einste krag, is dit vir ons moeilik om 'n kas wat op die vloer staan te skuif.
Glywrywing is nog 'n soort wrywing. Dit manifesteer in die geval van kontak tussen twee oppervlaktes wat op mekaar gly. Glywrywing staan beweging teen (die rigting van die wrywingskrag is teenoor die snelheid van die liggaam). 'n Treffende voorbeeld van sy optrede is 'n skiër of skater wat op ys op sneeu gly.
Uiteindelik is die derde tipe wrywing aan die rol. Dit bestaan altyd wanneer een liggaam op die oppervlak van 'n ander rol. Byvoorbeeld, die rol van 'n wiel of laers is uitstekende voorbeelde waar rolwrywing belangrik is.
Die eerste twee van die beskryf tipes ontstaan as gevolg van grofheid op vryf oppervlaktes. Die derde tipe ontstaan as gevolg van die vervorming histerese van die rollende liggaam.
Punte van toepassing van gly- en ruswrywingskragte
Daar is hierbo gesê dat die statiese wrywing die uitwendige werkende krag verhoed, wat geneig is om die voorwerp langs die kontakoppervlak te beweeg. Dit beteken dat die rigting van die wrywingskrag teenoorgesteld is aan die rigting van die eksterne krag parallel met die oppervlak. Die punt van toepassing van die oorweegde wrywingskrag is in die area van kontak tussen twee oppervlaktes.
Dit is belangrik om te verstaan dat die statiese wrywingskrag nie 'n konstante waarde is nie. Dit het 'n maksimum waarde, wat met die volgende formule bereken word:
Ft=µtN.
Hierdie maksimum waarde verskyn egter eers wanneer die liggaam sy beweging begin. In enige ander geval is die statiese wrywingskrag presies gelyk in absolute waarde aan die parallelle oppervlak van die eksterne krag.
Wat die punt van toepassing van die krag van glywrywing betref, dit verskil nie van dié vir statiese wrywing nie. Praat oor die verskil tussen statiese en glywrywing, die absolute betekenis van hierdie kragte moet gelet word. Dus, die krag van glywrywing vir 'n gegewe paar materiale is 'n konstante waarde. Daarbenewens is dit altyd minder as die maksimum krag van statiese wrywing.
Soos jy kan sien, val die toepassingspunt van wrywingskragte nie saam met die swaartepunt van die liggaam nie. Dit beteken dat die kragte wat oorweeg word 'n oomblik skep wat geneig is om die gly liggaam vorentoe om te keer. Laasgenoemde kan waargeneem word wanneer die fietsryer hard rem met die voorwiel.
Rollende wrywing en die aanwendingspunt daarvan
Aangesien die fisiese oorsaak van die rollende wrywing verskil van dié vir die tipes wrywing wat hierbo bespreek is, het die toepassingspunt van die rollende wrywingskrag 'n effens ander karakter.
Veronderstel dat die wiel van die motor op die sypaadjie is. Dit is duidelik dat hierdie wiel vervorm is. Die area van sy kontak met asf alt is gelyk aan 2dl, waar l die breedte van die wiel is, 2d die lengte van die laterale kontak van die wiel en asf alt is. Die krag van rollende wrywing, in sy fisiese wese, manifesteer hom in die vorm van 'n reaksiemoment van die ondersteuning gerig teen die rotasie van die wiel. Hierdie oomblik word soos volg bereken:
M=Nd
As ons dit deel en dit vermenigvuldig met die radius van die wiel R, dan kry ons:
M=Nd/RR=FtR waar Ft=Nd/R
Dus, die rollende wrywingskrag Ft is eintlik die reaksie van die ondersteuning, wat 'n kragmoment skep wat geneig is om die rotasie van die wiel te vertraag.
Die aanwendingspunt van hierdie krag is vertikaal opwaarts gerig relatief tot die oppervlak van die vlak en word na regs geskuif vanaf die massamiddelpunt met d (aangeneem dat die wiel van links na regs beweeg).
Voorbeeld van probleemoplossing
Aksiewrywingskrag van enige aard is geneig om die meganiese beweging van liggame te vertraag, terwyl hulle kinetiese energie in hitte omskakel. Kom ons los die volgende probleem op:
staaf gly op 'n skuins oppervlak. Dit is nodig om die versnelling van sy beweging te bereken as dit bekend is dat die koëffisiënt vir gly 0,35 is, en die hellingshoek van die oppervlak is 35o.
Kom ons kyk watter kragte op die kroeg inwerk. Eerstens word die swaartekragkomponent afwaarts langs die gly-oppervlak gerig. Dit is gelyk aan:
F=mgsin(α)
Tweedens, 'n konstante wrywingskrag werk opwaarts langs die vlak in, wat teen die versnellingsvektor van die liggaam gerig is. Dit kan bepaal word deur die formule:
Ft=µtN=µtmgcos (α)
Dan sal Newton se wet vir 'n staaf wat met versnelling a beweeg die vorm aanneem:
ma=mgsin(α) - µtmgcos(α)=>
a=gsin(α) - µtgcos(α)
Deur die data in gelykheid te vervang, kry ons dat a=2.81 m/s2. Let daarop dat die gevind versnelling nie afhang van die massa van die staaf nie.
