Friction auf schrägen Flächen in Physik Probleme

Mit Physik kann man Newtons Bewegungsgesetze anwenden zu beschreiben, wie Reibung, um die Art und Weise Objekte bewegen sich auf einer schiefen Ebene auswirkt. Freikörperbilder sind auch nützlich, um die Kräfte zu beschreiben, die bei der Arbeit sind.

Hier sind einige der Praxis Fragen, die Sie ausprobieren können.

Übungsfragen

1. Ein 5-kg Kiste wird auf einem 42-Grad-Rampe platziert und beginnt sofort zu gleiten. Wie weit geht es in 4 Sekunden gleiten, wenn die Reibungskraft 30 Newton ist die Rampe nach oben?

   Runden Sie Ihre Antwort auf das nächste Zehntel eines Meters.

2. Ein Block mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 1 Meter pro Sekunde rutscht 5,8 Metern eine um 72 Grad in 1,1 Sekunden geneigte Rampe. Was ist der Reibungskoeffizient zwischen dem Block und der Rampe, auf das nächste Hundertstel gerundet?

Antworten

Im Folgenden sind die Antworten auf die Fragen der Praxis:

1. 4,5 m

   Zeichnen Sie ein Freikörperdiagramm, das die wirkenden Kräfte entlang der Achse der Bewegung (die Rampenoberfläche) zu identifizieren:

   

   Woher F_N ist die Normalkraft, F_G ist die Schwerkraft (F_G = ma_G = mg auf der Erdoberfläche), und F_F ist die Reibungskraft. Die beiden Kräfte entlang der Rampe Achse sind die Reibungskraft und die horizontale handeln (oder x) Komponente der Gravitationskraft. Durch das zweite Newtonsche Gesetz, ist die Summe dieser Kräfte gleich der Masse der Kiste mal seine Beschleunigung entlang der Rampe.

   

   Verwenden Sie die Verschiebung Formel zu berechnen, wie weit weg die Kiste aus seiner Ausgangsposition nach 4 Sekunden ist, wenn man bedenkt, dass die Anfangsgeschwindigkeit 0 Meter pro Sekunde:

   

2. 0,50

   Zunächst verwenden die kinematischen Daten für die Block Beschleunigung zu lösen. Verwenden Sie die Verschiebung Formel,

   

   woher s ist die Verschiebung,

   

   ein die Beschleunigung ist, und t verstrichene Zeit ist die Menge an:

   

   Wie bei den meisten jeder Kraft Problem, zunächst einen Freikörperbild Zeichnung:

   

   Woher F_N ist die Normalkraft, F_Gist die Schwerkraft (F_G = ma_G = mg auf der Erdoberfläche), und F_F ist die Reibungskraft. Friction zeigt nach oben, weil der Block nach unten gleitet und die Reibung immer in die entgegengesetzte Richtung aus der Bewegung. Nun, die Kräfte in jeder Richtung addiert (x und y) Und deren Summen gleich der Masse mal der Block seine Beschleunigung entlang dieser bestimmten Achse festgelegt (ein_y = 0 Meter pro Sekunde zum Quadrat, weil der Block beschleunigen sich nicht aus der Oberfläche der Rampe oder hinein). In dem y oder vertikaler Richtung:

   

   Und in der x oder horizontaler Richtung, wobei "den Hang hinunter" wird als positiv in dieser Lösung genommen: