Siły kontaktowe i tarcie

Nasza ocena:

3
Pobrań: 14
Wyświetleń: 1155
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Siły kontaktowe i tarcie - strona 1 Siły kontaktowe i tarcie - strona 2

Fragment notatki:

Siły kontaktowe Gdy dwa ciała są dociskane do siebie to występują między nimi  siły kontaktowe . Źródłem tych  sił jest odpychanie pomiędzy atomami. Przy dostatecznie małej odległości występuje przekrywanie  chmur elektronowych i ich odpychanie rosnące wraz z malejącą odległością. To jest siła  elektromagnetyczna i może być bardzo duża w porównanie z siłami grawitacyjnymi. Jeżeli siła ciężkości pcha blok w dół siłą  Fg  to powstaje druga siła - siła kontaktowa  F 1. Siła  wypadkowa  Fwyp  = 0. We wszystkich przypadkach stosowania drugiej zasady dynamiki Newtona  jest bardzo istotne, żeby obliczyć  siłę wypadkową . Przykład 1 Rozważmy dwa klocki  m 1 i  m 2 na gładkiej powierzchni. Do klocka  m 1 przyłożono siłę  F . Czy siła  F  jest przenoszona poprzez klocek 1 na klocek 2? Gdyby tak było to zgodnie z trzecią zasadą  dynamiki Newtona klocek 2 działałby na klocek 1 siłą równą i przeciwnie skierowaną. Wtedy  Fwyp  równałaby się zero!!!!, czyli, że nie można by było poruszyć ciała 1 bez względu na to jak duża jest  siła  F .  Zasada Newtona nie mówi, że siła  F  jest przenoszona przez klocek 1 na klocek 2;  powinno się  przyjąć siłę kontaktową Fk o dowolnej wartości . Ogólnie: powinno się stosować drugą zasadę  dynamiki  oddzielnie do każdego ciała .  Dla klocka 1 otrzymujemy wtedy  F  -  Fk  =  m 1 a Dla klocka 2  Fk  =  m 2 a Stąd przyspieszenie  a  =  F /( m 1 +  m 2) Zauważmy, że ten wynik można otrzymać gdy  traktujemy te dwa klocki jak jedną masę  m  =  m 1 +  m 2. Tarcie Siły kontaktowe, o których mówiliśmy są normalne (prostopadłe) do powierzchni. Istnieje  jednak składowa siły kontaktowej leżąca w płaszczyźnie powierzchni. Jeżeli ciało pchniemy wzdłuż  stołu to po pewnym czasie ciało to zatrzyma się. Z drugiej zasady dynamiki wiemy, że jeżeli ciało  porusza się z przyspieszeniem to musi działać siła. Taką siłę nazywamy siłą  tarcia . Rozważmy np. klocek, do którego przykładamy "małą" siłę  F  tak, że klocek nie porusza się.  Oznacza to, że sile  F  przeciwstawia się siła tarcia  T . Mamy więc:  T =- F . Zwiększamy stopniowo siłę  F  aż klocek zaczyna się poruszać. Im gładsza powierzchnia tym szybciej to nastąpi. Oznacza to, że  siła tarcia zmienia się od wartości zero do pewnej wartości krytycznej w miarę wzrostu siły  F .  Oznaczmy tę krytyczną siłę  T s  (s-statyczna). To jest  maksymalna siła tarcia statycznego . T s   (dla pary powierzchni suchych) spełnia dwa prawa empiryczne: •  Jest w przybliżeniu niezależna od powierzchni zetknięcia

(…)

… zakresie),
• Jest proporcjonalna do siły normalnej (prostopadłej) z jaką jedna powierzchnia naciska na
drugą.
Stosunek siły Ts do nacisku FN nazywamy współczynnikiem tarcia statycznego µs
µs=
Ts
FN
Uwaga: Mówimy tylko o wartościach tych sił bo są one do siebie prostopadłe. Jeżeli F jest większe
od Ts to klocek poruszy się, ale będzie istniała siła tarcia Tk (k - kinetyczna) przeciwstawiająca się
ruchowi.
Siła Tk spełnia trzy prawa empiryczne:
• Jest w przybliżeniu niezależna od powierzchni zetknięcia (w szerokim zakresie),
• Jest proporcjonalna do siły normalnej (prostopadłej) z jaką jedna powierz-chnia naciska na
drugą,
• Nie zależy od prędkości względnej poruszania się powierzchni.
Istnieje odpowiedni współczynnik tarcia kinetycznego µk
µk=
Tk
FN
Dla większości materiałów µk jest nieco mniejszy…
… od µs. Np. µk ≈ 1 dla opon na jezdni betonowej.
Tarcie jest bardzo złożonym zjawiskiem i wyjaśnienie go wymaga znajomości oddziaływań
atomów na powierzchni. Nie będziemy się tym zajmować. Ograniczmy się do zauważenia, że tarcie
odgrywa bardzo istotną rolę w życiu codziennym. W samochodzie np. na pokonanie siły tarcia
zużywa się około 20% mocy silnika. Tarcie powoduje zużywanie poruszających się części…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz