تبیان، دستیار زندگی
در قسمت بعدی نكته مهمی نهفته است. با ٣ برابر كردن نیروی فشارنده افقی هیچ اثری در نیروی وزن روی نخواهد داد. ...
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

حل مسأله اصطكاك در راستای عمودی

دانش‏آموز 17 ساله، قطعه چوبی به جرم ١kg را محكم به سمت دیوار فشار می‌‏دهد.

حل مسأله اصطكاك در راستای عمودی

الف) چه چیزی مانع سقوط چوب می‌‏گردد؟

ب) اگر نیروی افقی دانش‏آموز به چوب 3 برابر شود، نیروی اصطكاك چه تغییری می‏كند؟

ج) چنانچه ضریب اصطكاك ایستایی بین چوب و دیوار  باشد، كمترین نیروی لازم (توسط شخص) برای آنكه چوب به پایین نلغزد را محاسبه كنید.

راهنمایی:

الف) در ابتدا به نظر می‏رسد نیروی فشار رو به جلو مستقیماً مانع سقوط جسم می‏شود، اما عامل سقوط جسم نیروی عمودی وزن می‏باشد.

با این حساب بایستی یك نیروی در راستای عمود، نیروی وزن را خنثی كند و این نیرو چیزی نیست غیر از نیروی اصطكاك ایستایی بین چوب و دیوار، كه چون جسم ساكن است برای محاسبه این نیرو از قانون اوّل نیوتن بهره می‏گیریم. 

ب) در قسمت بعدی نكته مهمی نهفته است. با 3 برابر كردن نیروی فشارنده افقی هیچ اثری در نیروی وزن روی نخواهد داد.

پس هیچ تأثیری در رابطه  و به عبارتی fs = W = mg ندارد.

در نتیجه، 3 برابر كردن نیروی فشارنده كه هیچ حتی ٣٠٠ برابر كردن آن هم تأثیری در نیروی اصطكاك ایستایی نخواهد داشت.

اما در قسمت ج) برای محاسبه حداقل نیروی فشارنده F، شرایط مسأله را در آستانه حركت در نظر می‏گیریم.

با توجّه به آن كه هنوز جسم ساكن است، كماكان رابطه  برقرار است.

حال به جای نیروی fs مقدار  را قرار می‏دهیم كه در اینجا F (نیروی فشارنده) نقش N را بازی می‏كند.

حل:

در مثال قبل اگر نیروی فشارنده دست برابر ٢٠N بوده و ضریب اصطكاك جنبشی بین چوب و دیوار 1/٠ باشد، شتاب حركت قطعه چوب را پیدا كنید.

راهنمایی:

ابتدا برای قطعه چوب FBD رسم می‏كنیم. نیروهای وارد بر آن عبارتند از نیروی فشارنده دست (F) و نیروی عمودی تكیه‏گاه(N) و نیروی وزن W و نیروی اصطكاك جنبشی .

حال از  استفاده نموده و با یافتن N میتوانیم fk را محاسبه كنیم.

برای محاسبه شتاب، از رابطه  استفاده می‌كنیم.

حل:‌


مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: مریم فروزان کیا