كيفية حساب قوة الاحتكاك بدون كتلة: تفسيرات مفصلة وأمثلة للمشكلة


قوة الاحتكاك هي القوة المقاومة التي تعمل ضد اتجاه حركة الجسم وتحدث عندما يحتك السطحان ببعضهما البعض.

تكون قوة الاحتكاك دائمًا في الاتجاه المعاكس لاتجاه حركة الجسم. يعتمد على القوة الطبيعية بسبب الكتلة والتسارع بسبب جاذبية الجسم. في هذه المقالة ، دعونا نرى كيف نحسب قوة الاحتكاك بدون كتلة.

ما هي قوة الاحتكاك؟

قوة الاحتكاك هي قوة المقاومة الناتجة عن فرك سطحين.

هذا يتبع نيوتن قانون الحركة الثالث، قوة الاحتكاك هي القوة الناتجة المقابلة للقوة الطبيعية التي تمارس على السطح وتعتمد على معامل الاحتكاك للسطح.

إذا لم يكن هناك معامل الاحتكاك على السطح ، أي إذا كان السطح أملسًا تمامًا ، فإن معامل الاحتكاك سيكون صفرًا وكان الجسم قد انزلق للتو.

الرمال لديها احتكاك أكثر من الطريق المعدني ؛ حقوق الصورة: Pixabay

كيف تحسب قوة الاحتكاك؟

عادة ، يمكن حساب قوة الاحتكاك مباشرة من خلال معرفة القوى الطبيعية المؤثرة على السطح الذي يمر بالاحتكاك.

إذا عرفنا معامل الاحتكاك والقوة العمودية الواقعة على السطح ، فيمكننا حساب قوة الاحتكاك باستخدام الصيغة f = µ N.

ترجع القوة العادية إلى الكتلة ، وتعزى التسارع إلى جاذبية الجسم. هذه القوة مسؤولة عن مقدار قوة الاحتكاك الناتجة على سطح الجسم وخشونة الأسطح الخاضعة للاحتكاك.

دعونا نفهم كيف يمكننا حساب قوة الاحتكاك فقط من خلال معرفة القوة العمودية الواقعة على السطح من خلال حل مسألة بسيطة أدناه.

ما هي قوة الاحتكاك الناتجة عن دراجة تزن 8.8 كجم وتسارع بالقوة العادية على الطريق 30 نيوتن ومعامل الاحتكاك 1.2؟

معطى: W = 8.8 كجم

العدد = 30 نيوتن

µ = 1.2

نملك،

و = µ ن

f = 1.2 * 30 = 36 نيوتن

قوة الاحتكاك الناتجة عن الدراجة هي 36 N.

سنرى الآن كيفية حساب قوة الاحتكاك بدون كتلة خطوة بخطوة بأخذ مثال بسيط.

ضع في اعتبارك أن سائقًا يقود سيارة على منحدر شديد الانحدار. تنتج قوة الاحتكاك بسبب احتكاك الإطارات بالطريق المعدني. كيف ستحسب قوة الاحتكاك بدون كتلة؟

تعتمد قوة الاحتكاك المتولدة على القوة الطبيعية للسيارة بسبب الكتلة الكلية للسيارة وتسارعها بفعل الجاذبية.

كيفية حساب قوة الاحتكاك بدون كتلة
رسم تخطيطي لمختلف القوى المؤثرة على السيارة التي تقود المنحدر إلى الأعلى

القوة العادية على السيارة

القوة العمودية المؤثرة على السيارة تساوي حاصل ضرب الكتلة والتسارع بفعل الجاذبية.

N = ملغ

يتم بذل وزن السيارة للخلف وفقًا لمحاذاة مركز ثقل السيارة بناءً على موضع السيارة ومحورها. تعمل قوة الاحتكاك وقوى مقاومة الهواء في نفس الوقت لمقاومة سرعة السيارة. مقاومة الهواء صغيرة جدًا مقارنة بقوة الاحتكاك.

معامل الاحتكاك

معامل الاحتكاك هو عامل يعطينا فكرة عن خشونة السطح أو نعومته. الجسم ذو السطح الخشن له قيمة أعلى لمعامل الاحتكاك مقارنة بالأسطح الملساء.

معامل الاحتكاك هو نسبة قوة الاحتكاك إلى القوة العمودية

µ = صk /N

معامل الاحتكاك للطريق الجاف هو 0.7 ومعامل الاحتكاك للطريق المعدني الرطب هو 0.4.

قوة الاحتكاك على الإطارات

قوة الاحتكاك هي في الواقع

fk = µ ن

حيث µ هي معامل الاحتكاك

استبدال eqn (1) في eqn (2) ، نحصل على

fk = µ مجم

استبدال الكتلة الكلية في المعادلة

نعلم أن كثافة الجسم تساوي نسبة الكتلة لجميع الجزيئات التي تشكل حجم الجسم ويتم الحصول عليها من خلال العلاقة ،

ϱ = م / الخامس

أين ϱ هي كثافة الجسم

M هي كتلة الجسم و

V هو حجم الجسم

ومن ثم يمكننا إعادة كتابة المعادلة كـ م =ϱv

استبدال هذه المعادلة في eqn أعلاه (3) ،

fk = مو ϱ v

هذه المعادلة مستقلة عن الكتلة ويمكننا حساب قوة الاحتكاك مباشرة بواسطتها معرفة الكثافة وحجم الجسم ومعامل احتكاك السطح.

تخيل رجلاً يدفع صندوقًا طوله وعرضه وارتفاعه مترًا واحدًا. كثافة الصندوق 1 كجم / م3. ما هي قوة الاحتكاك إذا كان معامل الاحتكاك يساوي 0.4؟

معطى: ϱ = 30 كجم / م3

مو = 0.4

ت = أنا * ب * ح

الخامس = 1 * 1 * 1 = 1 م3

باستخدام المعادلة fk = مو ϱ v يمكننا الآن إيجاد قوة الاحتكاك.

fk = 0.4 * 30 * 1 = 12 نيوتن

قوة الاحتكاك الناتجة عن احتكاك الصندوق بالسطح لها معامل احتكاك يساوي 0.4 هي 12 نيوتن.

الأسئلة المتكررة

ما هي قوة الاحتكاك المؤثرة على البالون المملوء بغاز الهيليوم بحجم 30 م3 تعلق على الحائط؟

كثافة البالون المملوء بغاز الهيليوم 0.1785 كجم / م3.

حجم الغاز في البالون الخامس = 30 م3

معامل الاحتكاك مو = 0.4

fk = مو ϱ الخامس

fk = 0.4 * 0.17 * 30 = 2.142 نيوتن

قوة الاحتكاك على سطح البالون 2.142 N.

ما هي قوة الاحتكاك المؤثرة على إطارات الدراجات التي يبلغ وزنها 7.8 كجم إذا كان معامل الاحتكاك 0.8؟

معطى: w = 7.8 كجم

مو = 0.8

القوة الطبيعية بسبب وزن الدراجة هي

N = ملغ

العدد = 7.8 * 9.8 = 76.44

ومن هنا تكون قوة الاحتكاك على إطارات الدراجة

fk = مو ن

fk = 0.8 * 76.44 = 61.152 شمالاً

قوة الاحتكاك على الإطارات 61.152 N.

ماذا يمكن أن تكون العواقب إذا لم يكن هناك قوة احتكاك؟

الاحتكاك القوة ضرورية للغاية للحفاظ على الزخم كائن يتحرك أو يقاوم الحركة أو يحافظ على استقراره في مكان ما.

إذا لم تكن هناك قوة احتكاك ، فيمكننا الانزلاق بسهولة أثناء المشي أو الجري أو القيام بأي نشاط ، وستكون هناك حركة غير منضبطة في الطبيعة.

ما هي عيوب قوة الاحتكاك؟

تعتبر قوة الاحتكاك أمرًا حيويًا للغاية لتجنب الانزلاق في نفس الوقت ، حيث توجد بعض عيوب قوة الاحتكاك أيضًا.

تولد قوة الاحتكاك طاقة حرارية وتشع الطاقة في المحيط. يؤدي الاحتكاك المستمر بين الأسطح أيضًا إلى إشعاع الطاقة على شكل نار بسبب إثارة الأيونات.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات

رابط إلى هل بجانب اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

هل بجانب اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

تلعب "أدوات الاقتران" و "الظروف المترابطة" نفس الدور من خلال ربط العبارات أو الجمل أو الجمل. دعونا نتحقق من الدور الذي يلعبه "إلى جانب" أثناء ربط الجمل. كلمة "بجانب" هي ...