Utasítás

1. eset. Csúszási képlet: Ftr = mN, ahol m a csúszósúrlódási együttható, N a támasztó reakcióerő, N. Vízszintes síkban csúszó test esetén N = G = mg, ahol G a a test, N; m – testtömeg, kg; g – gyorsulás szabadesés, m/s2. Az m dimenzió nélküli együttható értékeit egy adott anyagpárra a referenciakönyv tartalmazza. A test tömegének és pár anyag ismeretében. egymáshoz képest csúszva keresse meg a súrlódási erőt.

2. eset Tekintsünk egy vízszintes felületen csúszó és egyenletes gyorsulással mozgó testet. Négy erő hat rá: a testet mozgásba hozó erő, a gravitációs erő, a támasztó reakcióerő és a csúszó súrlódási erő. Mivel a felület vízszintes, a támasz reakcióereje és a gravitációs erő ugyanazon egyenes mentén irányul, és kiegyenlíti egymást. Az elmozdulást a következő egyenlet írja le: Fdv - Ftr = ma; ahol Fdv a testet mozgásba hozó erő modulja, N; Ftr – súrlódási erő modul, N; m – testtömeg, kg; a – gyorsulás, m/s2. A test tömegének, gyorsulásának és a rá ható erőnek a ismeretében keresse meg a súrlódási erőt. Ha ezek az értékek nincsenek közvetlenül megadva, nézze meg, hogy vannak-e adatok abban az állapotban, amelyből ezek az értékek megtalálhatók.

Példa az 1. feladatra: egy felületen fekvő 5 kg tömegű tömbre 10 N erő hat. Ennek eredményeként a blokk egyenletesen gyorsulva mozog, és 10 a 10-ben halad el. Keresse meg a csúszó súrlódási erőt.

A blokk mozgásának egyenlete: Fdv - Ftr = ma. Body path for egyenletesen gyorsított mozgás az egyenlőség adja meg: S = 1/2at^2. Innen határozható meg a gyorsulás: a = 2S/t^2. Helyettesítse ezeket a feltételeket: a = 2*10/10^2 = 0,2 m/s2. Most keressük meg a két erő eredőjét: ma = 5*0,2 = 1 N. Számítsuk ki a súrlódási erőt: Ftr = 10-1 = 9 N!

3. eset. Ha egy test egy vízszintes felületen nyugalomban van vagy egyenletesen mozog, Newton második törvénye szerint az erők egyensúlyban vannak: Ftr = Fdv.

Példa a 2. feladatra: egy sík felületen elhelyezett 1 kg tömegű tömböt értesítettek, aminek hatására 5 másodperc alatt 10 métert tett meg és megállt. Határozza meg a csúszó súrlódási erőt!

Az első példához hasonlóan a blokk csúszóerejét a mozgási erő és a súrlódási erő befolyásolja. Ennek az ütközésnek a hatására a szervezet leáll, i.e. jön az egyensúly. A blokk mozgásegyenlete: Ftr = Fdv. Vagy: N*m = ma. A blokk egyenletes gyorsulással csúszik. Számítsa ki a gyorsulását az 1. feladathoz hasonlóan: a = 2S/t^2. Helyettesítsd be a mennyiségek értékeit a következő feltételből: a = 2*10/5^2 = 0,8 m/s2. Most keresse meg a súrlódási erőt: Ftr = ma = 0,8 * 1 = 0,8 N.

4. eset Egy ferde síkban spontán csúszó testre három erő hat: a gravitáció (G), a támasztó reakcióerő (N) és a súrlódási erő (Ftr). A gravitáció a következő formában írható fel: G = mg, N, ahol m a testtömeg, kg; g – szabadesési gyorsulás, m/s2. Mivel ezek az erők nem egy egyenes mentén irányulnak, írjuk fel a mozgásegyenletet vektor formában.

Ha a paralelogramma szabály szerint összeadjuk az N és mg erőt, megkapjuk az eredő F' erőt. Az ábrából a következő következtetéseket vonhatjuk le: N = mg*cosα; F’ = mg*sinα. Ahol α a sík dőlésszöge. A súrlódási erő a következő képlettel írható fel: Ftr = m*N = m*mg*cosα. A mozgás egyenlete a következő alakot ölti: F’-Ftr = ma. Vagy: Ftr = mg*sinα-ma.

5. eset. Ha a testre a ferde sík mentén további F erő hat, akkor a súrlódási erő: Ftr = mg*sinα+F-ma, ha a mozgás iránya és az F erő egybeesik. Vagy: Ftr = mg*sinα-F-ma, ha az F erő ellentétes a mozgással.

3. példaprobléma: Egy 1 kg tömegű blokk 5 másodperc alatt lecsúszott egy ferde sík tetejéről, 10 méteres távolságot megtéve. Határozza meg a súrlódási erőt, ha a sík dőlésszöge 45°. Tekintsük azt az esetet is, amikor a blokkra további 2 N erő hat a dőlésszög mentén a mozgás irányában.

Határozza meg a test gyorsulását az 1. és 2. példához hasonlóan: a = 2*10/5^2 = 0,8 m/s2. Számítsa ki a súrlódási erőt az első esetben: Ftr = 1*9,8*sin(45о)-1*0,8 = 7,53 N. Határozza meg a súrlódási erőt a második esetben: Ftr = 1*9,8*sin(45о) +2-1 *0,8= 9,53 N.

6. eset. Egy test egyenletesen mozog egy ferde felület mentén. Ez azt jelenti, hogy Newton második törvénye szerint a rendszer egyensúlyban van. Ha a csúszás spontán, akkor a test mozgása a következő egyenletnek engedelmeskedik: mg*sinα = Ftr.

Ha a testre további erőt (F) fejtünk ki, amely megakadályozza az egyenletesen gyorsuló mozgást, akkor a mozgás kifejezése a következő formában jelenik meg: mg*sinα–Ftr-F = 0. Innen keressük meg a súrlódási erőt: Ftr = mg*sinα- F.

Források:

• csúszási képlet

A súrlódási együttható két egymással érintkező test jellemzőinek összessége. A súrlódásnak többféle típusa van: statikus súrlódás, csúszósúrlódás és gördülési súrlódás. A statikus súrlódás a nyugalomban lévő és mozgásban lévő test súrlódása. Csúszási súrlódás akkor lép fel, amikor a test mozog; ez a súrlódás kisebb, mint a statikus súrlódás. A gördülési súrlódás pedig akkor lép fel, amikor egy test átgurul egy felületen. A súrlódást típustól függően a következőképpen jelöljük: μsk - csúszósúrlódás, μ statikus súrlódás, μkach - gördülési súrlódás.

Utasítás

A súrlódási együttható kísérlet során történő meghatározásakor a testet egy szögben elhelyezett síkra helyezzük, és kiszámítjuk a dőlésszöget. Ugyanakkor vegyük figyelembe, hogy a statikus súrlódási tényező meghatározásakor egy adott test, a csúszósúrlódási tényező meghatározásakor pedig állandó sebességgel mozog.

A súrlódási együttható kísérletileg is kiszámítható. Egy tárgyat ferde síkra kell helyezni, és ki kell számítani a dőlésszöget. Így a súrlódási együtthatót a következő képlet határozza meg: μ=tg(α), ahol μ a súrlódási erő, α a sík dőlésszöge.

Videó a témáról

Nál nél relatív mozgás két test, közöttük súrlódás keletkezik. Gáznemű vagy folyékony környezetben történő mozgáskor is előfordulhat. A súrlódás zavarhatja vagy megkönnyítheti a normál mozgást. E jelenség következtében a kölcsönhatásban lévő testekre erő hat súrlódás.

Utasítás

A legtöbb általános eset figyelembe veszi azt az erőt, amikor az egyik test rögzített és nyugalomban van, a másik pedig a felülete mentén csúszik. A test azon oldaláról, amelyen a mozgó test elcsúszik, az utóbbira hat a csúszósíkra merőlegesen irányított támasztó reakcióerő. Ez az erő az N betű. Egy test egy rögzített testhez képest nyugalomban is lehet. Ekkor a rá ható súrlódási erő Ftr

A rögzített test felületéhez viszonyított testmozgás esetén a csúszó súrlódási erő egyenlővé válik a súrlódási tényező és a támasztó reakcióerő szorzatával: Ftr = ?N.

Hagyjon most a testre állandó F>Ftr = ?N erő, párhuzamosan az érintkező testek felületével. Amikor egy test elcsúszik, a vízszintes irányú erő eredő összetevője F-Ftr lesz. Ekkor Newton második törvénye szerint a test gyorsulását a következő képlet szerint viszonyítjuk a keletkező erőhöz: a = (F-Ftr)/m. Ezért Ftr = F-ma. A test gyorsulása kinematikai megfontolások alapján állapítható meg.

A súrlódási erő egy gyakran vizsgált speciális esete akkor nyilvánul meg, amikor egy test lecsúszik egy rögzített ferde síkról. Legyen? - a sík dőlésszöge, és hagyja, hogy a test egyenletesen, azaz gyorsulás nélkül csússzon. Ekkor a test mozgásegyenletei így fognak kinézni: N = mg*cos?, mg*sin? = Ftr = ?N. Ekkor az első mozgásegyenletből a súrlódási erő a következőképpen fejezhető ki: Ftr = ?mg*cos?. Ha egy test egy ferde sík mentén a gyorsulással mozog, akkor a második mozgásegyenlet a következő alakú lesz: mg*sin ?-Ftr = ma. Ekkor Ftr = mg*sin?-ma.

Videó a témáról

Ha a felülettel párhuzamosan, amelyen a test áll, az erő meghaladja a statikus súrlódási erőt, akkor a mozgás megindul. Mindaddig folytatódik, amíg a hajtóerő meghaladja a csúszó súrlódási erőt, amely a súrlódási együtthatótól függ. Ezt az együtthatót saját maga is kiszámíthatja.

Szükséged lesz

• Fékpad, mérleg, szögmérő vagy szögmérő

Utasítás

Keresse meg a test tömegét kilogrammban, és helyezze egy sík felületre. Csatlakoztass hozzá egy dinamométert, és kezdd el mozgatni a testedet. Tegye ezt úgy, hogy a fékpad leolvasása stabilizálódjon, és állandó sebességet tartson fenn. Ebben az esetben a próbapad által mért vonóerő egyrészt egyenlő lesz a húzóerővel, amelyet a próbapad mutat, másrészt a csúszással szorzott erővel.

Az elvégzett mérések lehetővé teszik, hogy megtaláljuk ezt az együtthatót az egyenletből. Ehhez el kell osztani a vonóerőt a testtömeggel és a 9,81 (gravitációs gyorsulás) μ=F/(m g) számmal. Az eredményül kapott együttható minden azonos típusú felületre azonos lesz, mint amelyen a mérést végezték. Például, ha egy test egy fa deszkán mozgott, akkor ez az eredmény minden fán csúszva mozgó fatestre érvényes lesz, figyelembe véve a feldolgozás minőségét (ha a felületek érdesek, akkor a csúszás értéke a súrlódási együttható megváltozik).

A csúszósúrlódási együtthatót más módon is mérheti. Ehhez helyezze a testet egy olyan síkra, amely megváltoztathatja a horizonthoz viszonyított szögét. Ez lehet egy közönséges tábla. Ezután kezdje el óvatosan felemelni az egyik szélénél fogva. Abban a pillanatban, amikor a test mozogni kezd, úgy csúszik le egy síkon, mint egy szán lefelé a dombról, találja meg a dőlésszögét a horizonthoz képest. Fontos, hogy a test ne mozduljon gyorsulással. Ebben az esetben a mért szög rendkívül kicsi lesz, amelynél a test a gravitáció hatására mozogni kezd. A csúszósúrlódási együttható egyenlő lesz ennek a szögnek a μ=tg(α) érintőjével.

Normál reakcióerő- a támaszték (vagy felfüggesztés) oldaláról a testre ható erő. Amikor testek érintkeznek, a reakcióerővektor az érintkezési felületre merőlegesen irányul. A számításhoz a következő képletet használjuk:

$|\backslash vec\; N|=\; mg\; \backslash cos\; \backslash theta,$

Ahol $|\backslash vec\; N|$- a normál reakcióerő-vektor modulusa, $m$- testtömeg, $g$- gravitációs gyorsulás, $\backslash theta$- a támaszsík és a vízszintes sík közötti szög.

Newton harmadik törvénye szerint a normál reakcióerő modulusa $|\backslash vec\; N|$ egyenlő a testtömeg-modulussal $|\backslash vec\; P|$, de vektoraik kollineárisak és ellentétes irányúak:

$\backslash vec\; N=\; -\backslash vec\; P.$

Az Amonton-Coulomb törvényből következik, hogy a normál reakcióerővektor modulusára a következő összefüggés igaz:

$|\backslash vec\; N|=\; \backslash frac(|\backslash vec\; F|)(k),$

Ahol $\backslash vec\; F$- csúszó súrlódási erő, és $k$- súrlódási együttható.

Mivel a statikus súrlódási erőt a képlet számítja ki

$|\backslash vec\; f|=\; mg\; \backslash sin\; \backslash theta,$

akkor kísérletileg találhatunk olyan szögértéket $\backslash theta$, amelynél a statikus súrlódási erő egyenlő lesz a csúszó súrlódási erővel:

$mg\; \backslash sin\; \backslash theta\; =\; k\; mg\; \backslash cos\; \backslash theta.$

Innen fejezzük ki a súrlódási együtthatót:

$k\; =\; \backslash mathrm(tg)\backslash \; \backslash theta.$

Írjon véleményt a "A normális reakció ereje" című cikkről

A normál reakció erősségét jellemző részlet

Minden történész egyetért abban, hogy az államok és népek külső tevékenységét az egymással való összecsapásokban a háborúk fejezik ki; hogy közvetlenül kisebb-nagyobb katonai sikerek következtében az államok és népek politikai ereje növekszik vagy csökken.
Bármilyen furcsák is a történelmi leírások arról, hogy egy király vagy császár, miután összeveszett egy másik császárral vagy királlyal, sereget gyűjtött, harcolt az ellenséges hadsereggel, győzelmet aratott, három, öt, tízezer embert ölt meg, és ennek eredményeként. , meghódította az államot és egy egész több milliós népet; bármennyire érthetetlen is, hogy egy hadsereg, a nép erőinek egyszázadának veresége miért kényszerítette a népet meghódolásra, a történelem minden ténye (amennyire ismerjük) megerősíti annak a ténynek az igazságát, hogy az egyik nép seregének kisebb-nagyobb sikerei egy másik nép hadseregével szemben az okai, vagy legalábbis jelentős jelei szerint a nemzetek ereje növekedésének vagy csökkenésének. A hadsereg győzött, és a győztes nép jogai azonnal megnőttek a legyőzöttek rovására. A hadsereg vereséget szenvedett, és azonnal a vereség mértékének megfelelően a népet megfosztják jogaitól, és amikor hadseregét teljesen legyőzik, teljesen leigázzák.
Ez így volt (a történelem szerint) az ókortól napjainkig. Napóleon összes háborúja ennek a szabálynak a megerősítése. Az osztrák csapatok vereségének mértéke szerint Ausztriát megfosztják jogaitól, Franciaország jogai és ereje nő. A jénai és auerstätti francia győzelem tönkreteszi Poroszország független létét.

A támasztól (vagy felfüggesztéstől) a testre ható erőt támasztó reakcióerőnek nevezzük. Amikor testek érintkeznek, a támasztó reakcióerő az érintkezési felületre merőlegesen irányul. Ha a test egy vízszintes álló asztalon fekszik, a támasztó reakcióerő függőlegesen felfelé irányul, és kiegyenlíti a gravitációs erőt:

Wikimédia Alapítvány. 2010.

Nézze meg, mi a „normál talajreakció erő” más szótárakban:

A csúszó súrlódási erő az az erő, amely az egymással érintkező testek között relatív mozgásuk során keletkezik. Ha a testek között nincs folyékony vagy gáznemű réteg (kenőanyag), akkor az ilyen súrlódást száraznak nevezzük. Különben súrlódás... ... Wikipédia

Az "erő" lekérdezés ide irányít át; lásd még más jelentéseket is. Erődimenzió LMT−2 SI mértékegységek ... Wikipédia

Az "erő" lekérdezés ide irányít át; lásd még más jelentéseket is. Erődimenzió LMT−2 SI egység newton ... Wikipédia

Az Amonton Coulomb-törvény egy empirikus törvény, amely kapcsolatot teremt a test relatív csúszása során fellépő felületi súrlódási erő és a testre a felületről ható normál reakcióerő között. Súrlódási erő, ... ... Wikipédia

A csúszó súrlódási erők olyan erők, amelyek az egymással érintkező testek között relatív mozgásuk során keletkeznek. Ha a testek között nincs folyékony vagy gáznemű réteg (kenőanyag), akkor az ilyen súrlódást száraznak nevezzük. Különben súrlódás... ... Wikipédia

A statikus súrlódás, az adhéziós súrlódás az az erő, amely két egymással érintkező test között keletkezik, és megakadályozza a relatív mozgás létrejöttét. Ezt az erőt le kell győzni, hogy két egymással érintkező testet mozgásba hozhassunk... ... Wikipédia

Az „Egyenes járás” kérés ide kerül átirányításra. Erről a témáról külön cikkre van szükség. Az emberi járás a legtermészetesebb emberi mozgás. Komplex, összehangolt tevékenység eredményeként végrehajtott automatizált motoros aktus... ... Wikipédia

Sétaciklus: támasz az egyik lábon, kettős támasztás időszak, támasz a másik lábon... Az emberi járás a legtermészetesebb emberi mozgás. Automatizált motoros cselekmény, amely a csontváz komplex összehangolt tevékenységének eredménye... Wikipédia

A súrlódási erő, amikor egy test csúszik egy felületen, nem függ a test és a felület érintkezési területétől, hanem a test normál reakciójának erősségétől és a környezet állapotától függ. A csúszó súrlódási erő akkor lép fel, amikor egy adott csúszó... ... Wikipédia

Amonton Coulomb törvénye A súrlódási erő, amikor egy test csúszik a felületen, nem függ a test érintkezési területétől a felülettől, hanem a test normális reakciójának erejétől és a környezet állapotától függ. . A csúszó súrlódási erő akkor lép fel, amikor... ... Wikipédia

Ismerni kell az egyes erők hatópontját és irányát. Fontos, hogy meg tudjuk határozni, mely erők és milyen irányban hatnak a testre. Az erőt Newtonban mérve jelöljük. Az erők megkülönböztetése érdekében a következőképpen jelöljük őket

Az alábbiakban a természetben működő fő erőket mutatjuk be. A problémák megoldása során nem lehet olyan erőket kitalálni, amelyek nem léteznek!

A természetben sokféle erő van. Itt figyelembe vesszük azokat az erőket, amelyeket az iskolai fizika tantárgyban figyelembe veszünk a dinamika tanulmányozása során. Más erőket is megemlítenek, amelyekről más fejezetekben lesz szó.

Gravitáció

A bolygó minden testére hatással van a Föld gravitációja. Azt az erőt, amellyel a Föld vonzza az egyes testeket, a képlet határozza meg

Az alkalmazási pont a test súlypontjában van. Gravitáció mindig függőlegesen lefelé irányítva.

Súrlódási erő

Ismerkedjünk meg a súrlódási erővel. Ez az erő akkor lép fel, amikor a testek mozognak és két felület érintkezik. Az erő azért jelentkezik, mert mikroszkóp alatt nézve a felületek nem olyan simaak, mint amilyennek látszanak. A súrlódási erőt a következő képlet határozza meg:

Az erőt két felület érintkezési pontján fejtik ki. A mozgással ellentétes irányba irányítva.

Földi reakcióerő

Képzeljünk el egy nagyon nehéz tárgyat az asztalon. Az asztal meghajlik a tárgy súlya alatt. De Newton harmadik törvénye szerint az asztal pontosan olyan erővel hat a tárgyra, mint az asztalon lévő tárgy. Az erő ellentétes irányú azzal az erővel, amellyel a tárgy az asztalt nyomja. Vagyis felfelé. Ezt az erőt földreakciónak nevezzük. Az erő neve "beszél" a támogatás reagál. Ez az erő akkor lép fel, amikor a támasztékot érintik. Előfordulásának természete molekuláris szinten. Úgy tűnt, hogy a tárgy deformálja a molekulák szokásos helyzetét és kapcsolatait (az asztalon belül), azok viszont igyekeznek visszatérni eredeti állapotukba, „ellenállni”.

Abszolút minden test, még egy nagyon könnyű is (például egy asztalon heverő ceruza), mikroszinten deformálja a támasztékot. Ezért földreakció lép fel.

Nincs speciális képlet ennek az erőnek a megtalálására. betűvel van jelölve, de ez az erő egyszerűen a rugalmassági erő egy külön fajtája, így jelölhető úgy is, mint

Az erőt a tárgy és a támaszték érintkezési pontján fejtik ki. A támasztékra merőlegesen irányítva.

Mivel a testet anyagi pontként ábrázoljuk, az erő a középpontból is ábrázolható

Rugalmas erő

Ez az erő deformáció (az anyag kezdeti állapotának megváltozása) eredményeként jön létre. Például amikor egy rugót nyújtunk, növeljük a rugóanyag molekulái közötti távolságot. Amikor összenyomunk egy rugót, csökkentjük. Amikor csavarjuk vagy eltoljuk. Mindezekben a példákban olyan erő keletkezik, amely megakadályozza a deformációt - a rugalmas erő.

Hooke törvénye

A rugalmas erő az alakváltozással ellentétes irányban irányul.

Mivel a testet anyagi pontként ábrázoljuk, az erő a középpontból is ábrázolható

Például a rugók sorba kapcsolásakor a merevséget a képlet alapján számítják ki

Párhuzamos csatlakoztatás esetén a merevség

A minta merevsége. Young-modulus.

A Young-modulus egy anyag rugalmassági tulajdonságait jellemzi. Ez egy állandó érték, amely csak az anyagtól és annak fizikai állapotától függ. Az anyag azon képességét jellemzi, hogy ellenáll a húzó vagy nyomó deformációnak. A Young-modulus értéke táblázatos.

További információ a szilárd anyagok tulajdonságairól.

Testsúly

A testsúly az az erő, amellyel egy tárgy hat a támasztékra. Azt mondod, ez a gravitációs erő! A zűrzavar a következőkben jelentkezik: valóban, egy test súlya gyakran megegyezik a gravitációs erővel, de ezek az erők teljesen mások. A gravitáció olyan erő, amely a Földdel való kölcsönhatás eredményeként jön létre. A súly a támogatással való interakció eredménye. A gravitációs erő a tárgy súlypontjában hat, míg a súly az az erő, amely a támasztékra (nem a tárgyra) hat!

Nincs képlet a súly meghatározására. Ezt az erőt a betű jelöli.

A támasztó reakcióerő vagy rugalmas erő egy tárgynak a felfüggesztésre vagy támaszra való ütközésére válaszul jön létre, ezért a test súlya számszerűen mindig megegyezik a rugalmas erővel, de ellentétes irányú.

A támasztó reakcióerő és a súly azonos természetű erők, Newton 3. törvénye szerint egyenlőek és ellentétes irányúak. A súly olyan erő, amely a támasztékra hat, nem a testre. A gravitációs erő hat a testre.

A testtömeg nem biztos, hogy egyenlő a gravitációval. Lehet több vagy kevesebb, vagy lehet, hogy a súly nulla. Ezt az állapotot ún súlytalanság. A súlytalanság olyan állapot, amikor egy tárgy nem lép kölcsönhatásba egy támasztékkal, például a repülés állapota: van gravitáció, de a súly nulla!

Meghatározható a gyorsulás iránya, ha meghatározza, hová irányul az eredő erő

Kérjük, vegye figyelembe, hogy a súly erő, newtonban mérve. Hogyan kell helyesen válaszolni a kérdésre: „Mennyi a súlyod”? 50 kg-ot válaszolunk, nem a súlyunkat, hanem a tömegünket nevezzük meg! Ebben a példában a súlyunk egyenlő a gravitációval, azaz megközelítőleg 500 N!

Túlterhelés- a súly és a gravitáció aránya

Arkhimédész ereje

Az erő a test és a folyadék (gáz) kölcsönhatása eredményeként keletkezik, amikor folyadékba (vagy gázba) merül. Ez az erő kiszorítja a testet a vízből (gázból). Ezért függőlegesen felfelé irányul (tolja). A képlet határozza meg:

A levegőben figyelmen kívül hagyjuk Arkhimédész erejét.

Ha az Archimedes-erő egyenlő a gravitációs erővel, a test lebeg. Ha az Arkhimédész erő nagyobb, akkor a folyadék felszínére emelkedik, ha kisebb, akkor lesüllyed.

Elektromos erők

Vannak elektromos eredetű erők. Elektromos töltés jelenlétében fordul elő. Ezeket az erőket, például a Coulomb-erőt, az Amper-erőt, a Lorentz-erőt részletesen az Elektromosság című fejezet tárgyalja.

A testre ható erők sematikus jelölése

A testet gyakran anyagi pontként modellezik. Ezért az ábrákon a különböző alkalmazási pontokat egy pontba helyezik át - a központba, és a testet sematikusan körként vagy téglalapként ábrázolják.

Az erők helyes kijelölése érdekében fel kell sorolni az összes testet, amellyel a vizsgált test kölcsönhatásba lép. Határozza meg, mi történik mindegyikkel való interakció eredményeként: súrlódás, deformáció, vonzás vagy esetleg taszítás. Határozza meg az erő típusát és helyesen adja meg az irányt. Figyelem! Az erők mennyisége egybeesik azon testek számával, amelyekkel a kölcsönhatás létrejön.

A legfontosabb, hogy emlékezzen

1) Erők és természetük;
2) Az erők iránya;
3) Legyen képes azonosítani a ható erőket

Létezik külső (száraz) és belső (viszkózus) súrlódás. Külső súrlódás lép fel az érintkező szilárd felületek között, belső súrlódás lép fel a folyadék- vagy gázrétegek között azok relatív mozgása során. Háromféle külső súrlódás létezik: statikus súrlódás, csúszósúrlódás és gördülési súrlódás.

A gördülési súrlódást a képlet határozza meg

Az ellenállási erő akkor lép fel, amikor egy test folyadékban vagy gázban mozog. Az ellenállási erő nagysága függ a test méretétől és alakjától, mozgásának sebességétől és a folyadék vagy gáz tulajdonságaitól. Alacsony mozgási sebességnél a húzóerő arányos a test sebességével

Nagy sebességnél arányos a sebesség négyzetével

Tekintsük egy tárgy és a Föld kölcsönös vonzását. Közöttük a gravitáció törvénye szerint erő keletkezik

Hasonlítsuk össze most a gravitáció törvényét és a gravitációs erőt

A gravitáció miatti gyorsulás nagysága a Föld tömegétől és sugarától függ! Így az adott bolygó tömegének és sugarának felhasználásával kiszámítható, hogy a Holdon vagy bármely más bolygón lévő objektumok milyen gyorsulással esnek le.

A Föld középpontja és a sarkok közötti távolság kisebb, mint az Egyenlítőtől. Ezért a gravitáció gyorsulása az egyenlítőn valamivel kisebb, mint a sarkokon. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a nehézségi gyorsulásnak a terület szélességétől való függésének fő oka a Föld tengelye körüli forgása.

Ahogy távolodunk a Föld felszínétől, a gravitációs erő és a gravitációs gyorsulás fordított arányban változik a Föld középpontja távolságának négyzetével.

Helyezzük a követ a Földön álló asztal vízszintes fedelére (104. kép). Mivel a kőnek a Földhöz viszonyított gyorsulása egyenlő egy golyóval, ezért Newton második törvénye szerint a rá ható erők összege nulla. Következésképpen a gravitáció m · g kőre gyakorolt ​​hatását más erőkkel kell kompenzálni. Nyilvánvaló, hogy a kő hatására az asztallap deformálódik. Ezért az asztal oldaláról rugalmas erő hat a kőre. Ha feltételezzük, hogy a kő csak a Földdel és az asztallappal lép kölcsönhatásba, akkor a rugalmas erőnek ki kell egyensúlyoznia a gravitációs erőt: F szabályozás = -m · g. Ezt a rugalmas erőt ún földi reakcióerőés a latin N betűvel jelöljük. Mivel a gravitációs gyorsulás függőlegesen lefelé irányul, az N erő függőlegesen felfelé irányul - merőlegesen az asztallap felületére.

Mivel az asztallap hat a kőre, így Newton harmadik törvénye szerint a kő is P = -N erővel hat az asztallapra (105. ábra). Ezt az erőt ún súly.

A test súlya az az erő, amellyel ez a test egy felfüggesztésre vagy támasztékra hat, miközben a felfüggesztéshez vagy támasztékhoz képest álló helyzetben van.

Nyilvánvaló, hogy a vizsgált esetben a kő súlya megegyezik a gravitációs erővel: P = m · g. Ez igaz lesz minden olyan testre, amely a Földhöz képest egy felfüggesztésen (támasztékon) nyugszik (106. ábra). Nyilvánvaló, hogy ebben az esetben a felfüggesztés rögzítési pontja (vagy támasztéka) mozdulatlan a Földhöz képest.

A Földhöz képest mozdulatlan felfüggesztésen (támasztékon) nyugvó testnél a test súlya megegyezik a gravitációs erővel.

A test súlya akkor is egyenlő lesz a testre ható gravitációs erővel, ha a test és a felfüggesztés (támaszték) egyenletesen, egyenes vonalban mozog a Földhöz képest.

Ha a test és a felfüggesztés (támaszték) a Földhöz képest gyorsulással mozog úgy, hogy a test a felfüggesztéshez (támasztékhoz) képest mozdulatlan marad, akkor a test súlya nem lesz egyenlő a gravitációs erővel.

Nézzünk egy példát. A felvonó padlóján feküdjön egy m tömegű test, amelynek a gyorsulása függőlegesen felfelé irányul (107. ábra). Feltételezzük, hogy a testre csak az m g gravitációs erő és az N padlóreakcióerő hat. (A test súlya nem a testre, hanem a támasztékra - a lift padlójára - hat.) Referenciakeretben álló relatív a Föld felé a lift padlóján lévő test lifttel mozog a gyorsulással. Newton második törvénye szerint a testtömeg és a gyorsulás szorzata egyenlő a testre ható összes erő összegével. Ezért: m · a = N - m · g.

Ezért N = m · a + m · g = m · (g + a). Ez azt jelenti, hogy ha a felvonó gyorsulása függőlegesen felfelé irányul, akkor az N padlóreakcióerő modulusa nagyobb lesz, mint a gravitációs modulus. Valójában a padlóreakciós erőnek nemcsak a gravitáció hatását kell kompenzálnia, hanem a testnek az X tengely pozitív irányába történő gyorsulását is kell adnia.

Az N erő az az erő, amellyel a felvonópadló a testre hat. Newton harmadik törvénye szerint egy test P erővel hat a padlóra, amelynek modulusa megegyezik az N modulussal, de a P erő ellentétes irányú. Ez az erő a mozgó liftben lévő test súlya. Ennek az erőnek a modulusa P = N = m (g + a). És így, a Földhöz képest felfelé irányuló gyorsulással mozgó liftben a testtömeg modulusa nagyobb, mint a gravitációs modulus.

Ezt a jelenséget az ún túlterhelés.

Például legyen a felvonó a gyorsulása függőlegesen felfelé irányítva, és értéke egyenlő legyen g-vel, azaz a = g. Ebben az esetben a test súlyának modulusa - a lift padlójára ható erő - P = m (g + a) = m (g + g) = 2m g lesz. Vagyis a test súlya kétszer akkora lesz, mint egy liftben, amely a Földhöz képest nyugalomban van, vagy egyenletesen, egyenes vonalban mozog.

Függőlegesen felfelé irányuló, a Földhöz képest gyorsulással mozgó, felfüggesztésen (vagy támaszon) lévő test súlya nagyobb, mint a gravitációs erő.

A Földhöz képest gyorsulással mozgó liftben lévő test tömegének a nyugalmi vagy egyenletesen egyenes vonalban mozgó liftben lévő testének tömegéhez viszonyított arányát ún. terhelési tényező vagy rövidebben: túlterhelés.

Túlterhelési együttható (túlterhelés) - a túlterhelés alatti testtömeg és a testre ható gravitációs erő aránya.

A fent vizsgált esetben a túlterhelés 2. Nyilvánvaló, hogy ha a felvonó gyorsulása felfelé irányulna és értéke a = 2g lenne, akkor a túlterhelési tényező 3 lenne.

Most képzeljük el, hogy egy m tömegű test fekszik egy lift padlóján, amelynek a Földhöz viszonyított gyorsulása függőlegesen lefelé irányul (az X tengellyel szemben). Ha a felvonó gyorsulási modulusa a kisebb, mint a gravitációs gyorsulási modulus, akkor a felvonópadló reakcióereje továbbra is felfelé, az X tengely pozitív irányába irányul, modulusa pedig egyenlő lesz N = m (g - a) . Következésképpen a test súlyának modulusa egyenlő lesz P = N = m (g - a), azaz kisebb lesz, mint a gravitációs modulus. Így a test olyan erővel nyomja a felvonó padlóját, amelynek modulusa kisebb, mint a gravitációs modulus.

Ezt az érzést mindenki ismeri, aki ült már gyorsliftben vagy hintázott nagy hintán. Ahogy felülről lefelé halad, úgy érzi, hogy a támaszra nehezedő nyomás csökken. Ha a támasz gyorsulása pozitív (a lift és a hinta elkezd emelkedni), akkor erősebben nyomódik a támasztékhoz.

Ha a felvonónak a Földhöz viszonyított gyorsulása lefelé irányul, és nagysága megegyezik a szabadesés gyorsulásával (a felvonó szabadon esik), akkor a padlóreakciós erő egyenlő lesz nullával: N = m (g - a) = m (g - g) = 0. B Ebben az esetben a felvonó padlózata nem gyakorol nyomást a rajta fekvő testre. Következésképpen Newton harmadik törvénye szerint a test nem gyakorol nyomást a felvonó padlójára, és a felvonóval együtt szabadesést hajt végre. A testsúly nulla lesz. Ezt az állapotot ún súlytalanság állapota.

Azt az állapotot, amelyben a test súlya nulla, súlytalanságnak nevezzük.

Végül, ha a felvonó gyorsulása a Föld felé nagyobb lesz, mint a gravitáció gyorsulása, a test a felvonó mennyezetéhez nyomódik. Ebben az esetben a testsúly megváltoztatja az irányát. A súlytalanság állapota megszűnik. Ez könnyen ellenőrizhető, ha élesen lehúzza az edényt a benne lévő tárggyal, és a tenyerével eltakarja az edény tetejét, ahogy az az ábrán látható. 108.

Eredmények

A test súlya az az erő, amellyel ez a test egy tálcára vagy támasztékra hat, miközben a felfüggesztéshez vagy támasztékhoz képest álló helyzetben van.

A Földhöz képest felfelé irányuló gyorsulással mozgó felvonóban lévő test tömegének modulusa nagyobb, mint a gravitációs modulus. Ezt a jelenséget az ún túlterhelés.

Túlterhelési együttható (túlterhelés) - a túlterhelés alatti testtömeg és a testre ható gravitációs erő aránya.

Ha a testsúly nulla, akkor ezt az állapotot nevezzük súlytalanság.

Kérdések

1. Milyen erőt nevezünk földi reakcióerőnek? Mit nevezünk testsúlynak?
2. Mekkora a test súlya?
3. Mondjon példákat, amikor a testtömeg: a) egyenlő a gravitációval; b) egyenlő nullával; c) nagyobb gravitáció; d) kisebb a gravitáció.
4. Mit nevezünk túlterhelésnek?
5. Melyik állapotot nevezzük súlytalanságnak?

Feladatok

1. A hetedikes Szergej fürdőszobai mérlegen áll a szobájában. A műszertű az 50 kg-os jelzéssel szemben helyezkedik el. Határozza meg Szergej súlyának modulusát! Válaszoljon a másik három kérdésre ezzel az erővel kapcsolatban.
2. Határozza meg azt a túlterhelést, amelyet egy űrhajós tapasztal, aki függőlegesen emelkedő rakétában van a = 3g gyorsulással.
3. Milyen erőt fejt ki egy m = 100 kg tömegű űrhajós a 2. gyakorlatban jelzett rakétára? Hogy hívják ezt az erőt?
4. Határozzuk meg egy m = 100 kg tömegű űrhajós tömegét egy rakétában, amely: a) mozdulatlanul áll a kilövőn; b) a = 4g gyorsulással emelkedik, függőlegesen felfelé irányítva.
5. Határozza meg az m = 2 kg tömegű tömegre ható erők nagyságát, amely mozdulatlanul lóg a helyiség mennyezetére erősített könnyű szálon! Melyek a menet oldalára ható rugalmas erő modulusai: a) a súlyra; b) a mennyezeten? Mekkora a súly súlya? Útmutató: Használja Newton törvényeit a kérdések megválaszolásához.
6. Határozza meg a gyorsfelvonó mennyezetéről egy menetre felfüggesztett m = 5 kg tömegű teher tömegét, ha: a) a felvonó egyenletesen emelkedik; b) a lift egyenletesen ereszkedik le; c) a v = 2 m/s sebességgel felfelé emelkedő felvonó a = 2 m/s 2 gyorsulással fékezni kezdett; d) a v = 2 m/s sebességgel lefelé haladó felvonó a = 2 m/s 2 gyorsulással fékezni kezdett; e) a felvonó a = 2 m/s 2 gyorsulással felfelé indult; e) a felvonó a = 2 m/s 2 gyorsulással kezdett lefelé haladni.