كيفية البحث عن معامل الاحتكاك الحركي: رؤى تفصيلية وأسئلة وأجوبة


تسمى الكمية المادية التي لا أبعاد لها والتي تحدد تفاعل عنصرين بالمعاملات.

معامل قيمة احتكاك حركي هي التغييرات حسب طبيعة المواد المستخدمة. بشكل عام ، تعطي المعامِلات نسبة كميتين متورطتين في الإجراء. في هذا المنشور ، دعونا نناقش كيفية إيجاد معامل الاحتكاك الحركي وعواقبه.

كيفية إيجاد معامل الاحتكاك الحركي

دعونا نفكر في سطحين ، بحيث يتحرك أحدهما على اتصال مع الآخر. ال احتكاك يقاوم دائمًا الحركة ويوقف في النهاية حركة السطح في الاتجاه المعاكس للحركة.

صيغة عامة للعثور على معامل الاحتكاك تعطى من خلال نسبة قوة الاحتكاك ورد الفعل الطبيعي الذي يؤثر على الأسطح في اتجاه عمودي.

اعتمادات الصورة: صورة بواسطة Pexels تبدأ من Pixabay 
كيفية إيجاد معامل الاحتكاك الحركي
رسم تخطيطي للجسم الحر لقوة الاحتكاك الحركية

عند إعادة ترتيب التعبير أعلاه ، يمكننا معرفة الاحتكاك الحركي أيضًا.

كيفية حساب الارتياب في معامل الاحتكاك الحركي

يحدث عدم اليقين بسبب عدم محاذاة محاور الإحداثيات على طول اتجاه الحركة. إلى جانب القوة العادية ، تعمل القوة العرضية على النظام. تعطي هذه القوة العرضية تفسيرًا لحدوث عدم اليقين في معامل الاحتكاك الحركي.

لا يتم قياس قيمة المعامل مباشرة من خلال التجربة. يتم تحديده من خلال حساب جميع القوى المؤثرة على النظام وزاوية ميل الجسم مع السطح. 

التعبير العام عن المعامل احتكاك حركي اعطي من قبل

دعونا نفكر في انزلاق جسم في مستوى. يتم أخذ انزلاق الكائن لزاوية مختلفة للكائن على طول المستوى لحالات مختلفة. ثم احسب معامل الاحتكاك الحركي لجميع الزوايا.

كيفية إيجاد معامل الاحتكاك الحركي
عدم اليقين بسبب القوة المماسية وعدم الاصطفاف

يوضح البيان أعلاه أن قيمة معامل الاحتكاك الحركي تتغير مع تغير الزاوية. يرجع هذا الانحراف إلى عدم التأكد من معامل الاحتكاك الحركي. دعونا ندرس كيفية إيجاد معامل الاحتكاك الحركي مع عدم اليقين.

جنبا إلى جنب مع القوة العادية FN، القوة العرضية تساهم أيضًا في تطور قوة الاحتكاك. هذا يؤدي إلى خطأ في حساب معامل الاحتكاك الحركي. يعوض قياس عدم اليقين الخطأ الذي حدث أثناء الحساب.

تعمل القوة العمودية على طول المحور الصادي ، وتكون زاوية المحاذاة β. وتعمل القوة المماسية على طول المحور X بزاوية انحراف α. هذه طبيعية و القوى العرضية على اتصال ، والقوة الناتجة على طول المحورين X و Y تعطى بواسطة

FX = F.F cosα + F.N sinα

FX = µK FN cosα + F.N sinα

FX = F.NK cosα + sinα)

وبالمثل بالنسبة للمحور ص

FY = F.N كوسβ - FF الخطيئة β

FY = F.N (كوسβ - µK sinβ) من خلال حل القوى الناتجة ، يتم إعطاء الارتياب في الاحتكاك كـ

من أجل حساب قياس عدم اليقين المعياري المشترك ، يجب أن تكون دالة الارتياب القياسية قيمة قياسية لقيم الإدخال والمشتقات الجزئية لمعامل الاحتكاك. قانون "انتشار عدم اليقين" يساعدنا على إعطاء قيمة قياسية لعدم اليقين في الاحتكاك. تعطى بالمعادلة.

حيث ، u هو عدم اليقين في النظام المحدد.

عند تمييز المتغيرات الفردية ، نحصل على القيمة المعيارية لعدم اليقين في معامل الاحتكاك الحركي.

هذا يعطي قيمة عدم اليقين القياسية لقوى الإدخال التي تعمل على النظام. باستبدال هذه القيم في معادلة المشتق الجزئي ، نحصل على قيمة الارتياب.

كيفية حساب معامل الاحتكاك الحركي بدون كتلة

لحساب معامل الاحتكاك الحركي بدون كتلة ، دعونا نفكر في كتلة تتحرك على سطح مستو. كتلة الكتلة "م" تتحرك بعجلة "أ" في اتجاه القوة المطبقة. تكون القوة الطبيعية المؤثرة بين الكتلة والسطح FN وهو عمودي على حركة الكتلة. نحن نعلم أن قوة الإحتكاك تعمل المعادلة بين الكتلة والسطح لتأخير الحركة ،

FK = µK FN 

وفقًا لقانون نيوتن الثاني للحركة ، فإن القوة المؤثرة على الجسم المتحرك تساوي الكتلة مضروبة في العجلة.

F = م * أ

تتأثر القوة العادية بقوة الجاذبية المعطاة كـ

FN = م * ز

بالتعويض في معادلة قوة الاحتكاك نحصل على

FK = µK م * ز

نظرًا لأن الجسم يتحرك والقوة المؤثرة على الكتلة هي قوة الاحتكاك الحركي ، يمكن تعديل قانون نيوتن

FK = م * أ

عند معادلة المعادلتين السابقتين نحصل على ،

µK م * ز = م * أ

µK ز = أ إعادة ترتيب المعادلة التي نحصل عليها ،

هذا يعطي قيمة معامل الاحتكاك الحركي.

الأسئلة المتكررة

هل حساب الاحتكاك الحركي بدون كتلة يعطي نفس قيمة المعامل الذي تم الحصول عليه من خلال أخذ الكتلة في الاعتبار؟

نعم ، قيمة معامل الاحتكاك الحركي مع الكتلة أو بدونها هي نفسها.

نظرًا لأن الاحتكاك هو كمية مستقلة عن الكتلة المطلقة للنظام ، فإن الكتلة لا تؤثر على قيمة الاحتكاك المتضمن في العملية. ومن ثم فإن معامل الاحتكاك الحركي يظل دون تغيير مع أو بدون مراعاة كتلة الجسم.

هل طبيعة المادة تؤثر على معامل الاحتكاك الحركي؟

معامل الاحتكاك الحركي هو قيمة عددية تعطي الدليل على وجود قوة الاحتكاك بين الأجسام.

نظرًا لأن الاحتكاك يتأثر بطبيعة المادة ، فمن الواضح جدًا أن معامله يتأثر أيضًا إلى حد كبير بطبيعة المادة.

ما هو المطلوب لإيجاد معامل الاحتكاك الحركي لجسم متحرك؟

بدون معامل الاحتكاك الحركي ، من الصعب جدًا قياس القوة التي تجعل الجسم يعيق حركته.

يكون الاحتكاك دائمًا متناسبًا مع التفاعل العمودي الطبيعي بين الأسطح. يتم تحديد علاقة التناسب هذه بكمية بلا أبعاد تسمى المعامل. يقيس معامل الاحتكاك الحركي القيمة المطلقة لقوة الاحتكاك التي توقف الجسم المتحرك.

هل يمكن أن تكون قيمة معامل الاحتكاك الحركي أكبر من 1؟

بشكل عام ، تتراوح قيمة معامل الاحتكاك الحركي من 0 إلى 1. أحيانًا تعطي قيمة معامل تتجاوز 1.

إذا كان تأثير قوة الاحتكاك أقوى من التفاعل العمودي بين السطحين المتحركين ، فإن قيمة معامل الاحتكاك الحركي تظهر قيمة أكبر من 1. تجعل قوة الاحتكاك القصوى الجسم يقيد حركته بحيث يزداد تلقائيًا معامل الاحتكاك الحركي نسبيًا.

هل زيادة معامل الاحتكاك الحركي تؤدي إلى تبديد الطاقة؟

يمكن وصف تبديد الطاقة بسبب الاحتكاك من حيث قانون الحفاظ على الطاقة.

المعامل الأكبر للاحتكاك الحركي يعني أن قوة الاحتكاك أقوى من القوة المطبقة. المهمة الصعبة هي إبقاء الجسم في حالة حركة في وجود الاحتكاك. ومن ثم فإنه يتطلب الكثير من القوة لإبقاء الجسم في حالة حركة. أقصى قوة تمارس للحفاظ على حركة الجسم تسبب الطاقة الحركية صدر تبديد في شكل حرارة.

كيرثي مورثي

أنا Keerthi K Murthy ، لقد أكملت التخرج في الفيزياء ، مع التخصص في مجال فيزياء الجوامد. لطالما اعتبرت الفيزياء كموضوع أساسي مرتبط بحياتنا اليومية. كوني طالب علوم أستمتع باستكشاف أشياء جديدة في الفيزياء. ككاتب ، هدفي هو الوصول إلى القراء بالطريقة المبسطة من خلال مقالاتي. تصلني - keerthikmurthy24@gmail.com

آخر المقالات