Zawartość
Jako siła przeciwna do ruchu, tarcie zawsze zmniejsza przyspieszenie. Tarcie występuje pomiędzy oddziaływaniem obiektu na powierzchnię. Jego wielkość zależy od właściwości zarówno powierzchni, jak i obiektu oraz tego, czy obiekt się porusza, czy nie. Tarcie może być wynikiem interakcji między dwoma stałymi obiektami, ale nie musi tak być. Opór powietrza jest rodzajem siły tarcia i można nawet traktować interakcję ciała stałego poruszającego się po wodzie lub przez wodę jako interakcję tarcia.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Siła tarcia zależy od masy obiektu powiększonej o współczynnik tarcia ślizgowego między przedmiotem a powierzchnią, na której się ślizga. Odejmij tę siłę od przyłożonej siły, aby znaleźć przyspieszenie obiektu. Wzór jest przyspieszeniem (a) równym tarciu (F) podzielonemu przez jego masę (m) lub a = F ÷ m zgodnie z drugim prawem Newtona.
Jak obliczyć siłę tarcia
Siła jest wielkością wektorową, co oznacza, że musisz wziąć pod uwagę kierunek, w którym działa. Istnieją dwa główne typy sił tarcia: siła statyczna (Fśw) i siła poślizgu (Fsl). Mimo że działają one w kierunku przeciwnym do tego, w którym porusza się obiekt, siła normalna (FN.) wytwarza te siły, które działają prostopadle do kierunku ruchu. faN. jest równy wadze przedmiotu plus wszelkie dodatkowe ciężary. Na przykład, naciskając drewniany klocek na stole, zwiększasz siłę normalną, a tym samym zwiększa siłę tarcia.
Zarówno tarcie statyczne, jak i ślizgowe zależy od właściwości poruszającego się ciała i powierzchni, po której się porusza. Te cechy są określone ilościowo we współczynnikach statycznych (µśw) i przesuwne (µsl) tarcie. Współczynniki te są bezwymiarowe i zostały zestawione w tabelach dla wielu popularnych przedmiotów i powierzchni. Gdy znajdziesz tę, która ma zastosowanie w twojej sytuacji, oblicz siły tarcia za pomocą tych równań:
faśw = µśw × F.N.
fasl = µsl × F.N.
Obliczanie przyspieszenia
Drugie prawo Newtona mówi, że przyspieszenie obiektu (a) jest proporcjonalne do przyłożonej do niego siły (F), a współczynnikiem proporcjonalności jest masa obiektów (m). Innymi słowy, F = ma. Jeśli jesteś zainteresowany przyspieszeniem, zmień układ równania tak, aby odczytać a = F ÷ m.
Siła jest wielkością wektorową, co oznacza, że musisz wziąć pod uwagę kierunek, w którym działa. Istnieją dwa główne typy sił tarcia: siła statyczna (Fśw) i siła poślizgu (Fsl). Mimo że działają one w kierunku przeciwnym do tego, w którym porusza się obiekt, siła normalna (FN.) wytwarza te siły, które działają prostopadle do kierunku ruchu. faN. jest równy wadze przedmiotu plus wszelkie dodatkowe ciężary. Na przykład, naciskając drewniany klocek na stole, zwiększasz siłę normalną, a tym samym zwiększa siłę tarcia.
Siła całkowita (F) na obiekt podlegający tarciu jest równa sumie przyłożonej siły (Fapp) i siła tarcia (Ffr). Ale ponieważ siła tarcia przeciwstawia się ruchowi, jego ujemny stosunek do siły przedniej, więc F = Fapp - F.fr. Siła tarcia jest iloczynem współczynnika tarcia i siły normalnej, która przy braku dodatkowych sił skierowanych w dół, jest masą obiektu. Ciężar (w) definiuje się jako masę (m) obiektu razy siłę grawitacji (g): FN. = w = mg.
Jesteś teraz gotowy do obliczenia przyspieszenia obiektu masy (m) poddanego przyłożonej sile F.app i siła tarcia. Ponieważ obiekt się porusza, do uzyskania tego wyniku używasz współczynnika tarcia ślizgowego:
a = (Fapp - µsl × mg) ÷ m