Сила на триене; fte и загуба на енергия
1. Силата на триене F.R, което изпитва тяло, движещо се върху равна повърхност, зависи по прост начин от нормалната сила F.N ab, което тялото упражнява върху основата:
.
то е е така наречения "коефициент на триене", който зависи от вида на две повърхности, които са в контакт по време на процеса на триене. Силите на триене също зависят от състоянието на движение. Има три вида триене:
- Статично триене
- Триене при плъзгане
- Триене при търкаляне
2. Тяло, което е в наклонена равнина, остава в покой, докато статичната сила на триене е по-голяма от силата надолу. Движението започва, когато силата надолу под ъгъл е равна на статичната сила на триене:
По този начин коефициентът на статично триене може лесно да бъде определен от този ъгъл:
.
3. Силите на триене действат по пътя с фрикционна работа W.R. Енергията, необходима за това, се изтегля от първоначално съществуващото количество механична енергия в системата. Процесът на спиране трябва да се разглежда като пример:
Превозно средство на масите м движи се с началната скорост v0, нейната кинетична енергия е. Трябва да бъде спряно до спиране. Ако колелата се блокират по време на спиране, се получава триене при плъзгане. Постоянната сила на триене при плъзгане F.g l причинява спирачното ускорение .
Продължителността на спирачния процес е тB, спирачният път сБ. Тъй като се прилага спиране с постоянно ускорение
.
Това води до
Вмъкването в кинетичната енергия води до
При спиране, първоначално наличната кинетична енергия е била „използвана“ за извършване на фрикционна работа.
Постоянна сила на триене F.R премахва механичната енергия от системата W. = F.R.с и превръща това във вътрешна енергия на системата. Увеличението на вътрешната енергия се проявява напр. при повишаване на температурата.
4-ти. Енергийният баланс
,
което се отнася за процеси без триене или процеси с незначително триене трябва да бъде заменено с отчитане на триенето
.
а) Велосипедист (100 кг) първоначално има скорост 5 m/s на равномерно наклонен участък от пътя (дължина 200 m; разлика във височината 20 m). Каква скорост има той в края на наклона надолу, ако спира равномерно със сила 80 N.?
Състояние 1:
Състояние 2:
С посочените стойности:
.
б) Същата ситуация - само този път велосипедистът не спира. Само триенето при търкаляне между колелото и пътя има спирачен ефект. Нека коефициентът на триене при търкаляне да бъде.
Силата на триене е сега. Така че ъгълът на наклон е необходим:
.
С посочените стойности:
(за сравнение: без сили на триене, крайната скорост е v '2 = 20,4 m/s)
Упражнения
Още упражнения
1. Набиващ блок (м = 1000 kg) лежи на изправен стълб. След като го повдигне с 2,8 м, той пада свободно върху стълба.
а) Каква е енергията и скоростта на набиващия блок, когато удари купчината?
б) Набивният блок набива стълба при удар с = 4 см в земята. С какъв фактор е генерираната движеща сила по-голяма от теглото на блока? (Промяната в височината на енергията на трамбоващия блок и купчината по пътя с може да се пренебрегне.)
2. Скиор (80 кг) кара през кухина. Той губи по наклонения склон З.1 = 12 м височина, той печели отново по склона нагоре З.2 = 8 м височина. В началото и в края на пътуването скоростта е нула. Общата покрита пътека е дълга 160 м.
Каква е средната сила на триене, с която е била спирана по време на движение?
3. Наклонена равнина е дълга 10 м и висока 1 м.
а) Каква работа W.1 се изисква да има тяло с тълпата м = Преместете 2 кг нагоре по наклонената равнина, ако триенето се пренебрегне?
б) Колко голяма е работата W.2, когато има сила на триене в движение F.R = 1,5 N трябва да се преодолее?
4-ти. Влакът достига началото на изкачване с бързина v0 = 72 км/ч. Ъгълът на наклона е a = 3 °.
Колко далеч достига влакът на изкачването, ако спирачната сила на триене е 0,5% от теглото му?
1.