To tylko jedna z 2 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
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)