< Return to Video

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

  • 0:01 - 0:05
    Итак, у нас есть деревянный блок с массой 5 кг,
  • 0:05 - 0:09
    он лежит на земле,
  • 0:09 - 0:17
    и коэффициент трения покоя между этим видом дерева и землей равен 0,6,
  • 0:17 - 0:23
    и коэффициент трения скольжения между этим видом дерева и землей равен 0,55.
  • 0:23 - 0:26
    Это было определено кем-то много лет назад
  • 0:26 - 0:28
    или вы можете найти это в справочниках.
  • 0:28 - 0:32
    И предположим, что мы толкаем этот блок с этой стороны с силой равной 100 Н.
  • 0:32 - 0:34
    Что будет происходить?
  • 0:34 - 0:37
    Итак, первое, что вы могли бы понять, если нет трения,
  • 0:37 - 0:39
    если тут совершенно нет сопротивления,
  • 0:39 - 0:43
    нет сопротивления воздуха, мы полагаем, что в этом примере нет сопротивления воздуха
  • 0:43 - 0:45
    То, в этом измерении, в горизонтальном измерении
  • 0:45 - 0:48
    будет только одна сила, эта сила в 100 Н.
  • 0:48 - 0:52
    это будет результирующая сила.
  • 0:52 - 0:56
    Итак, у нас есть сила в 100 Н, действующая в этом направлении на массу 5 кг
  • 0:56 - 1:00
    Сила равна масса умноженная на ускорение,
  • 1:00 - 1:02
    ускорение и сила - веркторные величины.
  • 1:02 - 1:04
    Итак, у нас будет сила деленная на массу,
  • 1:04 - 1:09
    получим ускорение равное 20 метров на секунду в квадрате, в этом направлении.
  • 1:09 - 1:11
    Мы бы это получили, если бы не было трения,
  • 1:11 - 1:13
    но у нас есть трение в этой задаче.
  • 1:13 - 1:15
    Давайте подумаем, как мы будем решать задачу.
  • 1:15 - 1:18
    Итак, коэффициент трения.
  • 1:18 - 1:23
    Итак, это - отношение модуля скорости ,
  • 1:23 - 1:24
    которую я называю "движущая сила" .
  • 1:24 - 1:29
    Сила, которую вы должны применить, чтобы сдвинуть тело
  • 1:29 - 1:32
    и привести его в движение. Мы начнем использовать коэффициент трения покоя.
  • 1:35 - 1:38
    Это отношение между этим и модулем силы взаимодействия
  • 1:38 - 1:41
    между этим блоком и землей.
  • 1:41 - 1:44
    И модуль этой силы взаимодействия, это тоже самое
  • 1:44 - 1:48
    что и обычная сила нормальной реакции этого блока,
  • 1:48 - 1:53
    модуль силы нормальной реакции этого блока.
  • 1:53 - 1:54
    Тогда, как только он начнет двигаться
  • 1:54 - 1:59
    мы получим -- это тогда будет равно
  • 1:59 - 2:02
    это будет равно силе трения.
  • 2:02 - 2:05
    Это сила, которая возникает от трения,
  • 2:05 - 2:08
    и это будет равно силе трения.
  • 2:08 - 2:13
    Модуль силы трения деленное на силу взаимодействия
  • 2:13 - 2:17
    сила взаимодействия между этими двумя, итак, деленное на силу нормальной реакции
  • 2:17 - 2:18
    и это имеет смысл,
  • 2:18 - 2:21
    что большая сила - это сила нормальной реакции.
  • 2:21 - 2:23
    Чем это сильнее, тем сильнее
  • 2:23 - 2:26
    они будут давить на друг друга,
  • 2:26 - 2:28
    тем большую движущую силу вы должны
  • 2:28 - 2:32
    или большую силу трения вы должны применить.
  • 2:32 - 2:34
    В любом случае
  • 2:34 - 2:36
    сила трения противоположно направлена вашему движению.
  • 2:36 - 2:37
    Даже если вы будете толкать в этом направлении
  • 2:37 - 2:40
    кажется, что сила трения вдруг поможет вам.
  • 2:40 - 2:44
    Давайте подумаем, какая сила нам необходима
  • 2:44 - 2:48
    чтобы преодолеть силу трения в статическом случае.
  • 2:48 - 2:52
    Итак, сила притяжения этого блока
  • 2:52 - 2:58
    будет равна ускорению свободного падения, которое равно 9,8 метра на секунду в квадрате умноженное на 5 кг.
  • 2:58 - 3:06
    9,8 метра на секунду в квадрате умноженное на 5 кг равно 49 кг метров на секунду в квадрате или 49 Ньютонов вниз.
  • 3:06 - 3:08
    Это сила, модуль силы притяжения,
  • 3:08 - 3:12
    направление вниз к центру земли
  • 3:12 - 3:17
    Сила нормальной реакции, и эта вот эта сила, потому что блок не ускоряется вниз.
  • 3:17 - 3:21
    Поэтому должна быть сила, которая компенсирует силу притяжения,
  • 3:21 - 3:26
    и в этом случае, это сила нормальной реакции.
  • 3:26 - 3:30
    Итак, она равна 49 Ньютонов вверх.
  • 3:30 - 3:35
    Поэтому блок не ускоряется вниз или вверх.
  • 3:35 - 3:37
    Итак, у нас есть движение,
  • 3:37 - 3:41
    модуль движущей силы, должен быть равен, деленный на модуль силы нормальной реакции,
  • 3:41 - 3:44
    так, это будет равно 49 Н,
  • 3:44 - 3:47
    равно 0,6.
  • 3:47 - 3:52
    Или мы можем сказать, что модуль движущей силы
  • 3:52 - 3:57
    равен 49 Н умноженное на коэффициент трения покоя.
  • 3:57 - 4:07
    Или 49 Н умноженное на 0,6.
  • 4:07 - 4:10
    И помните, коэффициент трения - безразмерная величина,
  • 4:10 - 4:13
    поэтому единица измерения тут останется Ньютон.
  • 4:13 - 4:23
    Итак, 49 умноженное на 0,6 равно 29,4 Ньютона.
  • 4:23 - 4:31
    Это равно 29,4 Ньютона.
  • 4:31 - 4:35
    Итак, сила которая преодолевает силу трения,
  • 4:35 - 4:37
    которую мы прикладываем, более чем достаточна,
  • 4:37 - 4:40
    100 Ньютонов, мы начнем двигать блок
  • 4:40 - 4:42
    и сразу в этот момент,
  • 4:42 - 4:44
    в который блок начинает двигаться
  • 4:44 - 4:46
    результирующая сила --
  • 4:46 - 4:48
    итак, у нас сила равная 100 Ньютонов направлена в этом направлении
  • 4:48 - 4:51
    и сила трения поеоя направлена в этом направлении --
  • 4:51 - 4:54
    возможно, я могу нарисовать ее вот тут, чтобы показать, что она идет отсюда.
  • 4:54 - 4:58
    Сила трения покоя равна 29,4 Ньютонов, направлена в эту сторону
  • 4:58 - 5:01
    и тогда, когда мы начинаем двигать блок
  • 5:01 - 5:03
    сразу после маленького движения --
  • 5:03 - 5:05
    потому что, как только я сдел это, оно начинает двигаться
  • 5:05 - 5:09
    и трение скольжение начинает работать, но только в этот момент
  • 5:10 - 5:16
    только в этот момент результирующая сила 100-29,4
  • 5:16 - 5:29
    направленная вправо, поэтому результирующая сипа будет равна 70,6 Ньютонов
  • 5:29 - 5:33
    в момент, когда я толкаю блок.
  • 5:33 - 5:35
    Как только я двигаю блок.
  • 5:35 - 5:42
    Как только мы преодолели трение покоя, наша результирующая сила равна 70,6 Н и направлена вправо.
  • 5:43 - 5:48
    И только в этот момент, вы делите это на массу 5 кг.
  • 5:48 - 5:52
    Только в этот момент, ускорение будет равно 14,12 метров на секунду в квадрате.
  • 5:53 - 6:00
    Вы получите ускорение равное 14,1 метра на секунду в квадрате, направленное вправо,
  • 6:00 - 6:04
    но это будет только в этот момент, потому что, как только вы сдвинули его
  • 6:04 - 6:07
    блок двигается,
  • 6:07 - 6:11
    и как только он двигается, коэффициент трения скольжения начинает работать.
  • 6:11 - 6:13
    We've got the things out of their little grooves
  • 6:13 - 6:17
    and so they're kind of gliding past each other on the top, although there still is resistant
  • 6:17 - 6:21
    Итак, как только мы сдвинули его, у нас было ускорение ровно в этот момент.
  • 6:21 - 6:24
    Теперь, коэффициент трения скольжения начинает работать.
  • 6:24 - 6:27
    И сила трения, полагая что мы двигаем блок,
  • 6:27 - 6:31
    модуль скорости трения будет всегда действовать против нашего движения
  • 6:32 - 6:35
    это будет -- помните, наша сила нормальной реакции равна 49 Н.
  • 6:36 - 6:39
    Поэтому мы можем умножить обе части на 49.
  • 6:39 - 6:58
    Мы получим 49 Н умноженное на 0,55, что равно 26,95 H.
  • 6:58 - 7:00
    Это сила трения, это модуль
  • 7:01 - 7:02
    и это будет противодействовать нашему движению.
  • 7:02 - 7:06
    Итак, как только мы начинаем толкать в этом направлении, сила трения
  • 7:06 - 7:09
    будет направлена в этом направлении.
  • 7:10 - 7:15
    Так, как только мы начинаем двигать, полагая, что мы продолжаем прикладывать эту силу в 100 Н,
  • 7:15 - 7:18
    какя будет результирующая сила? Итак, у нас есть сила в 100 Н направленная сюда,
  • 7:18 - 7:23
    и у нас есть сила в 26,95 Н направленная сюда.
  • 7:23 - 7:25
    Обратите внимание на векторы, я не должен рисовать их тут,
  • 7:25 - 7:29
    я мошу нарисовать их из центра масс
  • 7:29 - 7:33
    объекта. Я могу рисовать их где угодно, но помните, эти силы действуют на объект.
  • 7:33 - 7:37
    Если быть точным, мы должны нарисовать их из центра масс, потому что
  • 7:37 - 7:40
    мы видим все эти атомы как один объект.
  • 7:40 - 7:42
    В любом случае, чему равна результирующая сила?
  • 7:42 - 7:46
    У нас есть сила в 100 Н вот тут, у нас есть сила в 26,95 Н, направленная влево
  • 7:47 - 7:52
    100 минус 26,95
  • 7:52 - 7:54
    100 Н мы прикладываем справа
  • 7:54 - 7:59
    минус 26,95 Н, это сила трения, направлена влево, всегда против движения,
  • 7:59 - 8:03
    это означает, что результирующая сила направленная вправо равна 73,05.
  • 8:03 - 8:11
    Итак, как только мы двигаем, результирующая сила направленная вправо равна 73,05 Н.
  • 8:11 - 8:18
    Это результирующая сила и она направлена впрево.
  • 8:18 - 8:23
    Сразу после того, как мы толкнули его, какое будет ускорение?
  • 8:23 - 8:33
    Ну, 73,05 деленное на массу 5 кг, мы получим 14,61.
  • 8:33 - 8:40
    Итак, ускорение во время нашего движения будет равно 14,61 метров на секунду в квадрате,
  • 8:41 - 8:44
    и направлена вправо.
  • 8:44 - 8:47
    Я очень хочу, чтобы вы понимали, что происходит.
  • 8:47 - 8:51
    Наша сила достаточна для того, чтобы сдвинуть блок,
  • 8:52 - 8:54
    но после того, как мы сдвинули его
  • 8:54 - 8:56
    мы преодалеваем трение покоя, в этот момент
  • 8:56 - 9:00
    наше ускорение меньше,
  • 9:00 - 9:02
    потому что мы преодолеваем трение покоя,
  • 9:02 - 9:05
    но как только мы сдвинули и как только он двигается
  • 9:05 - 9:09
    и полагая, что мы продолжаем прикладывать ту же силу,
  • 9:09 - 9:10
    сила трения, когда
  • 9:10 - 9:14
    мы уже толкнули его,
  • 9:15 - 9:18
    теперь мы используем коэффициент трения скольжения.
  • 9:18 - 9:23
    И как только он начал двигаться, результирующая скорость становится больше в правом направлении, потому что
  • 9:23 - 9:28
    вы можете увидеть, что сила трения будет меньше, как только вы начнете двигать блок.
  • 9:28 - 9:32
    И теперь сила трения уменьшится до 26,95 Н.
  • 9:32 - 9:39
    И тогда, ускорение направленное вправо будет немного больше и равно 14,61 метра на секунду в квадрате.
  • 9:39 - 9:42
    Итак, когда вы толкнете его, ускорение равно 14,1 метра на секунду в квадрате, но
  • 9:42 - 9:45
    только в этот момент, почти незаметный момент, когда он начинает двигаться.
  • 9:45 - 9:49
    Затем вы будете двигаться вперед с постоянным ускорением.
Title:
Static and kinetic friction example | Forces and Newton's laws of motion | Physics | Khan Academy
Description:

more » « less
Video Language:
English
Team:
Khan Academy
Duration:
09:50

Russian subtitles

Incomplete

Revisions