Static and kinetic friction example | Forces and Newton's laws of motion | Physics | Khan Academy

Thinking about the coefficients of static and kinetic friction. Created by Sal Khan.

Watch the next lesson: https://www.khanacademy.org/science/physics/forces-newtons-laws/tension-tutorial/v/the-force-of-tension?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=physics

Missed the previous lesson? https://www.khanacademy.org/science/physics/forces-newtons-laws/inclined-planes-friction/v/intuition-on-static-and-kinetic-friction-comparisons?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=physics

Physics on Khan Academy: Physics is the study of the basic principles that govern the physical world around us. We'll start by looking at motion itself. Then, we'll learn about forces, momentum, energy, and other concepts in lots of different physical situations. To get the most out of physics, you'll need a solid understanding of algebra and a basic understanding of trigonometry.

About Khan Academy: Khan Academy offers practice exercises, instructional videos, and a personalized learning dashboard that empower learners to study at their own pace in and outside of the classroom. We tackle math, science, computer programming, history, art history, economics, and more. Our math missions guide learners from kindergarten to calculus using state-of-the-art, adaptive technology that identifies strengths and learning gaps. We've also partnered with institutions like NASA, The Museum of Modern Art, The California Academy of Sciences, and MIT to offer specialized content.

For free. For everyone. Forever. #YouCanLearnAnything

Subscribe to Khan Academy’s Physics channel: https://www.youtube.com/channel/UC0oGarQW2lE5PxhGoQAKV7Q?sub_confirmation=1
Subscribe to Khan Academy: https://www.youtube.com/subscription_center?add_user=khanacademy

Тук имам този блок дърво,
който е с маса от 5 килограма,

и стои върху пръст
и сме близо до повърхността на Земята,

и коефициентът на триене при ипокой между
този вид дърво и този вид пръст е 0,60.

А коефициентът на триене при движение
между този вид дърво и този вид пръст е 0,55.

Това е било измерено
от някого преди много време

или го намираш
в някаква книга.

И да кажем, че бутаме тази страна
на блока със сила от 100 нютона.

Какво ще се случи?

Първото нещо, което може да осъзнаеш,
е, че ако няма триене,

ако това беше граница без триене
и нямаше въздушно съпротивление –

в този пример приемаме,
че няма въздушно съпротивление –

в това измерение,
в хоризонталното измерение

ще има само една сила,
тази сила от 100 нютона.

Ще е напълно небалансирана
и това ще е сумарната сила

и ще имаш сила в тази посока
от 100 нютона върху маса от 5 килограма.

Силата е равна на
масата по ускорението.

Ускорението и силата
са векторни количества.

Ще имаш силата,
разделена на масата

ще ти даде 20 метра в секунда
ускорение в посока надясно.

Това е
ако нямаше триене,

но в тази ситуация
има триене.

Нека помислим
какво да направим с него.

Коефициентът на триене
ни казва –

това тук е отношението
между големината на силата,

която нарекох сила
на плъзгане,

количеството сила, която трябва
да приложиш, за да се задвижи това,

за да можем да започнем да използваме
коефициента на триене при движение.

Той е отношението между това
и големината на силата на контакт

между този блок
и земята тук.

И големината на тази
сила на контакт е същото нещо като

нормалната сила, която
земята прилага върху блока.

Големината на нормалната сила,
която земята прилага върху блока.

И след като това
започне да се движи,

можем да кажем, че това ще е –

това ще е равно на
силата на триене.

Това е силата,
която преодолява триенето,

и това тук ще е
равно на силата на триене,

големината на силата на триене
върху силата на контакт,

силата на контакт между тези двете –
върху нормалната сила –

и е логично,

че колкото по-голяма
е силата на контакт,

толкова повече тези неща
биват притискани едно към друго.

Те влизат в браздите си
на атомно ниво,

колкото повече сила на плъзгане ти трябва,

или колкото повече сила на триене
има срещу движението ти.

И във всяка ситуация

силата на триене
е срещу движението ти.

Дори ако го буташ насам,

изглежда сякаш силата на триене
изведнъж ще ти помогне.

Нека помислим
каква сила ни трябва,

за да преодолеем силата на триене
при покой.

Силата на гравитацията
върху този блок

ще е гравитационното поле,
което е 9,8 метра в секунда,

по 5 килограма и това ни дава
49 килограм метра в секунда или 49 нютона надолу.

Това е големината на силата
поради гравитацията.

Посоката е право надолу
към центъра на Земята.

Нормалната сила – и тази сила е там,
понеже този блок не ускорява надолу.

Тоест трябва да има някаква сила,
която напълно балансира силата на гравитацията.

В този пример тя е
нормалната сила.

Тя действа с 49 нютона
нагоре и тези се изравняват.

И затова този блок
не ускорява нагоре или надолу.

Големината на
силата на плъзгане

върху големината на
нормалната сила –

това нещо тук
ще е 49 нютона –

е равно на 0,60.

Или можем да кажем,
че големината на силата на плъзгане

е равна на 49 нютона по
коефициента на триене при покой.

Или това е 49 нютона

по 0,60.

И, помни, коефициентите на триене
ще са без мерни единици.

Мерните единици тук
ще са в нютони.

Тоест това 49 по 0,6
ни дава 29,4 нютона.

Това е равно на
29,4 нютона.

Това е силата, която започва
да преодолява триенето при покой,

от която прилагаме
повече от достатъчно.

Със 100 нютона
ще започнем да го плъзгаме

и точно когато
сме в този момент,

в който това нещо
е започнало да се движи,

сумарната сила –

имаме 100 нютона
в тази посока

и силата на триене при покой
ще е в тази посока –

може би мога да я начертая,
за да покажа, че идва оттук.

Силата на триене в покой
ще е 29,4 нютона насам

и точно когато започвам
да плъзгам това,

точно в този
малък момент –

понеже след като направя това,
то изведнъж се движи

и тогава триенето при движение
започва да има значение,

но само за този момент ще имам
сумарна сила от 100 минус 29,4 надясно.

Тоест имам
сумарна сила от 70,6 нютона

за момента,
в който го плъзгам.

Точно когато го плъзгам,

когато преодоляваме триенето в покой,
имаме 70,6 нютона сумарна сила надясно.

И само за този момент
делиш това на 5 килограма маса.

За този момент това
ще ускорява с 14,12 метра в секунда.

Ще имаш ускорение от
14,1 метра в секунда на квадрат надясно,

но това ще е за
този абсолютен момент,

понеже след като го плъзна,
блокът ще започне да се движи.

И като се задвижи, коефициентът на триене
при движение започва да има значение.

Нещата са извън малките си бразди

и се плъзгат едно срещу друго,
въпреки че все още има съпротивление.

След като го плъзнем,
ще имаме това ускорение само за момент.

Сега коефициентът на триене
при движение влиза в действие.

И силата на триене,
като приемем, че се движим,

големината на силата на триене
винаги ще е срещу движението ни –

помни, нормалната ни сила
е 49 нютона.

Можем да умножим
двете страни на това по 49.

Получаваме 49 нютона по 0,55,

което е равно на 26,95 нютона.

Това е силата на триене,
това е големината

и ще е срещу движението ни.

След като започнем да се движим
в тази посока,

силата на триене
ще е в тази посока.

След като започнем да се движим, като приемем,
че продължавам да прилагам тези 100 нютона сила,

каква е сумарната сила?

Имам 100 нютона насам
и имам 26,95 насам.

Помни, с векторите...
не трябва да ги чертая тук,

мога да начертая опашките им
с начало в центъра на масата на обекта.

Мога да ги начертая както искам,
но, помни, това действа върху обекта,

ако искаме да сме точни,
можем да ги покажем от центъра на масата,

понеже можем да гледаме на тези атоми
като на един колективен обект.

Но както и да е,
каква сега е сумарната сила?

Имаме 100 нютона надясно;
имаме 26,95 наляво.

100 - 26,95...

100 нютона, които
прилагам надясно.

Минус 26,95 нютона, което е силата на триене
наляво, която винаги действа срещу нас.

Това означава, че има
сумарна сила надясно от 73,05.

След като се движим,
имаме сумарна сила надясно от 73,05 нютона.

Това е сумарната сила
и тя действа надясно.

Точно след като го плъзнем,
колко бързо ще ускори това?

73,05, делено на масата,
делено на 5 кг, ни дава 14,61.

Тоест ускорението, след като започнем
да се движим, ще е

14,61 метра в секунда на квадрат надясно.

Искам да се уверя,
че разбираш какво се случва тук.

Винаги имаме достатъчно сила,
за да започнем да го плъзгаме,

но точно когато го плъзнахме,

преодоляхме триенето в покой
само за един момент,

ускорението ни беше
по-бавно,

понеже преодоляваме
това триене в покой,

но след като го плъзнахме
и след като се движи,

и като приемем, че ще продължим
да прилагаме постоянна сила тук,

тогава изведнъж
силата на триене,

след като го плъзгаме по повърхността
и не сме заседнали в браздите,

сега използваме коефициента
на триене при движение.

И след като се движи, сумарната сила
става по-голяма в посока надясно,

понеже тази сила на триене ще стане по-малка,
след като това започне да се движи.

И сега силата на триене
намаля малко до 26,95 нютона.

И сега ускоряваме надясно
с малко по-бърза скорост от 14,61 m/s^2.

Точно когато го плъзгаш,
то ускорява при 14,1 м/с,

но само за момент, почти незабележим момент,
точно когато започне да се движи,

тогава ще се движиш надясно
с това постоянно ускорение.