كيف تجد قوة التوتر مع الاحتكاك: خطوات ، أمثلة مشكلة


نحن نفترض عمومًا أن السطح عديم الاحتكاك والحبل عديم الكتلة أثناء حساب التوتر. توضح هذه المقالة كيفية إيجاد قوة التوتر مع الاحتكاك.

عندما يكون هناك اتصال بين سطح وجسم ، يحدث الاحتكاك. ستكون هناك دائمًا قوة صغيرة من الاحتكاك الحركي أو الاحتكاك الساكن ويتم تحديد قوة التوتر من خلال معادلة القوى التي توازن بعضها البعض (باستخدام قوانين نيوتن الثانية والثالثة للحركة).

ستكون هناك قوة بسبب الاحتكاك الحركي إذا كان أي جسم على اتصال بسطح ما في حالة حركة وإذا لم تكن هناك حركة ، فستكون هناك قوة بسبب الاحتكاك الساكن.

اقرأ المزيد حول كيفية حساب قوة التوتر: البصيرة الشاملة

قوة التوتر في لعبة شد الحبل
اعتمادات الصورة: ويكيميديا ​​كومنز

خطوات إيجاد قوة التوتر مع الاحتكاك

  1. كتلة واحدة
كيفية إيجاد قوة التوتر مع الاحتكاك
التوتر لكتلة واحدة

ضع في اعتبارك كتلة من الكتلة M مع تسارع a كما هو مبين في الشكل. قوة توتر T سيتم تطويره في الحبل. نظرًا لأن الكتلة في حالة حركة ، سيكون هناك احتكاك بسبب الحركة المعروفة باسم الاحتكاك الحركي بين السطح والكتلة.

أولاً ، قم بإنشاء مخطط جسم حر وابحث عن جميع القوى التي تعمل على الكتلة.

مخطط الجسم الحر

في هذه الحالة بالذات ، فإن القوى التي تعمل على الكتلة هي قوة الشد والقوة الناتجة عن الاحتكاك والقوة الكلية بسبب التسارع.

يتم إعطاء التعبير عن الاحتكاك الحركي بواسطة

Fk= موk * م * ز

أين موk هل معامل الحركة احتكاك.

باستخدام قانون نيوتن الثالث وقانون الحركة الثاني ، نحصل على ،

Fصاف= TFk

م * أ = تي موk * م * ز

T = M * a + muk * م * ز

T = M (أ + موk * ز)

هذا هو التعبير عن قوة الشد لكتلة واحدة يتم سحبها مع تسارع فوق سطح يوجد به احتكاك.

اقرأ المزيد حول كيفية حساب التوتر بين شيئين: رؤى شاملة

  • كتلتان متصلتان بحبل
الشد في حالة كتلتين متصلتين بحبل

افترض كتلتين من الكتل m1 و m2 متصلة بحبل على التوالي ويتم سحب إحدى الكتل بقوة F كما هو مبين في الشكل.

المقدار الصافي للاحتكاك في النظام يعطى بواسطة 

Fknet= موk * ز

Fknet= موk * (م 1 + م 2) * ز

الآن ، يتم إعطاء تسارع النظام بواسطة

أ = واوصاف/الحجم الكلي

Fصاف= FFصاف

أ = واو1 - موk * (م 1 + م 2)

لنجد الآن قوة الشد لكل كتلة.

للكتلة الأولى من الكتلة m1، أنشئ مخططًا حرًا للجسم.

رسم تخطيطي لجسم م1

قوة الاحتكاك وقوة التوتر هي القوى المؤثرة على هذه الكتلة.

Fصاف = احتكاك T.

T = F.صاف + الاحتكاك

تي = م1* أ + موk * م1 * ز

للكتلة الثانية من الكتلة m2 أيضًا ، أنشئ مخططًا حرًا للجسم.

رسم تخطيطي لجسم م2

يتم العمل على هذه الكتلة من خلال قوة الاحتكاك والتوتر والقوة المطبقة.

ومن ثم ، فصاف= FT- الاحتكاك

T = FFصاف-احتكاك

T = F - م2* a-muk*m2*g

ومن ثم يمكن الحصول على قوة الشد للكتل الفردية.

اقرأ المزيد حول هل التوتر قوة اتصال: لماذا ، كيف ، حقائق مفصلة

مشاكل في كيفية إيجاد قوة التوتر مع الاحتكاك

المشكلة 1

يسحب حبل عديم الكتلة كتلة كتلتها 2 كجم أفقيًا بقوة مقدارها 50 نيوتن كما هو موضح في الشكل. أوجد قيمة الشد الناتج في الحبل إذا كان معامل الاحتكاك بين السطح والكتلة 0.35.

الشكل الخاص بالمشكلة 1

حل:

معطى ، كتلة الكتلة m = 2 كجم

القوة المطبقة F = 50 نيوتن

معامل الاحتكاك موk= 0.35

توتر T

يتم رسم مخطط الجسم الحر للكتلة.

رسم تخطيطي مجاني للجسم للكتلة

القوى المؤثرة على الكتلة هي الاحتكاك بسبب الحركة ، أي الاحتكاك الحركي وقوة 50 نيوتن. 

القوة الناتجة عن الاحتكاك تعطى بواسطة 

Fk= موk* م * ز

Fk= 0.35 * 2 * 9.8 = 6.86 شمالاً

الآن ، بتطبيق قوانين نيوتن للحركة ، 

F = TFk

T = F + Fk

T = 50 + 6.86 = 56.86 شمالاً

ومن هنا التوتر 56.86 N.

اقرأ المزيد عن هل التوتر قوة محافظة: بصيرة شاملة

المشكلة 2

في الشكل الموضح ، كتلتان من الكتل m1 = 2 كجم و m2 = 4 كجم متصلة بقضيب عديم الكتلة. القضيب موازي لسطح المنحدر ، حيث تنزلق كلتا الكتلتين وتنتقلان لأسفل على طول المستوى المائل m1 زائدة m2. من المعروف أن زاوية المستوى المائل هي θ = 60 درجة. معامل الاحتكاك بين m1 والمستوى المائل = 0.4 وما بينهما m2 والميل µ2 = 0.25. أعثر على قوة التوتر تم تطويره في القضيب الذي يربط بين m1 و m2.

الشكل الخاص بالمشكلة 2

حل:

معطى m1 = 2 كجم m2 = 4 كجم ، θ = 60 درجة

أيضا µ1 = 0.4 ؛ µ2 = 0.25

الآن ، يمكن الحصول على التسريع المشترك للنظام:

أ = القوة الكلية / الكتلة الكلية

إجمالي القوة F = م1 gsinθ + م2 gsinθ- الاحتكاك على م1 وم2

F =m1 + m2 gsinθ - (m1µ1+m2µ2) gcosθ

لذلك ، التسارع ،

a=6* 9.8*sin 60-(2*0.4+4*0.25)*9.8*cos 60(2+4)

أ = 7.02 م / ث2

دعونا ننظر في اقتراح m2. سمح T يكون التوتر في القضيب الذي يربط م1 وم2.

لذلك ، باستخدام قوانين نيوتن الثانية والثالثة للحركة ،

m2 gsinθ - (T +µ2m2 gcosθ) = م2a

T=m2 gsinθ-µ2m2 gcosθ م2a

T=4*9.8*sin (60-0.25)* 4*9.8*cos(60-4)*7.02

T = 0.97 نيوتن

ومن هنا تأتي قيمة التوتر في القضيب الذي يربط الجماهير m1 و m2 is 0.97 N.

اقرأ المزيد عن هل الاحتكاك قوة محافظة: نظرة شاملة

ديكشا دينيش

مرحبًا ، أنا Deeksha Dinesh ، أتابع حاليًا التخرج في الفيزياء مع تخصص في مجال الفيزياء الفلكية. أحب تقديم المفاهيم بطريقة أبسط للقراء.

آخر المقالات

رابط إلى هل بدلاً من ذلك اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

هل بدلا من ذلك اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

في اللغة الإنجليزية ، تعتبر الكلمات التي تربط بين الكلمات والعبارات والجمل بمثابة اقتران. هنا سوف ندرس كيف يمكن أن تعمل كلمة "بدلاً من ذلك" كإقتران. الكلمة...

الارتباط بالميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية: 5 حقائق كاملة

الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية: 5 حقائق كاملة

الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية هما العضيتان الأساسيتان الموجودتان في سيتوبلازم حقيقيات النوى. دعنا نعرف المزيد عن الاثنين. تقوم الميتوكوندريا بتجميع الطاقة على شكل ATP ...