Feladatmegoldás: tapadási és csúszási súrlódás | Erők és Newton törvényei | Fizika | Khan Academy

Itt van ez a fahasáb,
aminek a tömege 5 kg,

valamilyen talajon áll,
és a Föld felszínének közelében vagyunk.

A tapadási súrlódási együttható
az ilyen fa és ilyen talaj között 0,60,

a csúszási súrlódási együttható
az ilyen fa és ilyen talaj között 0,55.

Ezt valamikor régen valaki megmérte,

vagy valamilyen könyvben találtuk valahol.

Tegyük fel, hogy a hasábot ezen az oldalon
100 N erővel toljuk.

Mi történik?

Az első dolog, amit végiggondolhatunk,
hogy ha nem lenne súrlódás,

ha a felületek teljesen
súrlódásmentesek lennének,

légellenállás sem lenne
– feltételezzük ebben a feladatban, hogy nincs légellenállás –,

akkor ebben az irányban, a vízszintes irányban

csak egy erő lenne, ez a 100 N erő.

Egyáltalán nem lenne ellensúlyozva,
ez lenne az eredő erő,

ebben az irányban 100 N hatna
az 5 kg-os tömegre.

Erő egyenlő tömeg szorozva gyorsulással,

a gyorsulás és az erő vektormennyiség.

Tehát erő osztva tömeggel,

a gyorsulás 20 méter per szekundum négyzet
lenne jobbra.

Ez lenne akkor, ha nincs súrlódás,

de ebben az esetben van súrlódás.

Gondoljuk át, hogyan fogjuk ezt
megoldani.

Szóval a súrlódási együttható...

Ehhez itt vesszük annak az erőnek
a nagyságát,

amelyet úgy neveztem el,
hogy megmozdító erő,

az az erő, ami ahhoz szükséges,
hogy megmozduljon ez a dolog

– hogy elinduljon ez a dolog,
tehát elkezdhessük használni a csúszási súrlódási együtthatót –,

a hányadosa ennek az erőnek,

és a hasáb és a padló vagy talaj
között fellépő erő nagyságának.

Ez az érintkező testek
közötti erő

a talaj által a kockára
kifejtett nyomóerő,

a talaj által a kockára
kifejtett nyomóerő nagysága.

Utána, ha már mozog,

akkor mondhatjuk,
hogy ez egyenlő lesz,

ez itt egyenlő lesz a súrlódási erő

– tehát ez az az erő,
ami legyőzi a súrlódási erőt,

ez pedig itt egyenlő lesz
a súrlódási erővel –,

a súrlódási erő nagysága osztva
a függőleges közvetlen erővel,

az ezek érintkezéséből származó erővel,
vagyis a nyomóerővel.

És ennek van értelme,

mert minél nagyobb a nyomóerő,

minél jobban összenyomják egymást

– az atomok szintjén ténylegesen
bejutnak egymás egyenetlenségeibe –,

annál nagyobb erő kell
a megmozdításhoz,

illetve annál nagyobb lesz
a mozgást akadályozó súrlódási erő.

A súrlódási erő mindkét esetben

a mozgás ellen hat,

még akkor is, ha erről tolod,

és úgy tűnik, hogy a súrlódási erő
hirtelen segít neked.

Akkor gondolkodjunk el azon,
mekkora erőre van szükségünk

a súrlódási erő legyőzéséhez itt,
a nyugalmi helyzetben.

A hasábra ható gravitációs erő

a gravitációs gyorsulás, ami 9,8 m/s2,
szorozva 5 kg-mal,

9,8 m/s2 szorozva 5 kg-mal az
49 m/s2 vagy 49 Newton, és lefelé mutat.

Ez az erő, a gravitációs erő nagysága,

az iránya függőlegesen lefelé mutat,
a Föld középpontja felé.

A nyomóerő azért van, mert a hasáb
nem gyorsul lefelé,

ezért lennie kell egy erőnek,
ami teljesen kiegyenlíti a gravitációs erőt.

Ebben a példában ez a nyomóerő.

Vagyis ez 49 N és felfelé hat,
így az eredőjük nulla.

És emiatt a hasáb nem gyorsul
felfelé vagy lefelé.

vagyis 49 N ⋅ 0,60.

Emlékszel, a súrlódási együtthatónak
nincs mértékegysége,

ezért a mértékegység továbbra is
newton lesz.

Tehát 49 ⋅ 6, az 29,4 N,

ez egyenlő 29,4 N.

Szóval ez az erő, ami képes legyőzni
a tapadási súrlódást,

és ennél bőven nagyobb erőt fejtünk ki
a 100 N-nal,

mert ha egyszer