• توجه: در صورتی که از کاربران قدیمی ایران انجمن هستید و امکان ورود به سایت را ندارید، میتوانید با آیدی altin_admin@ در تلگرام تماس حاصل نمایید.

نیروی اصطكاك ایستایی

parisa

متخصص بخش
7315414941681291111871011213545156208248219.jpg


برخلاف تصوّر اوّلیه نیروی اصطكاك حتی موقعی كه جسمی ساكن است می‌تواند وجود داشته باشد. در شکل مقابل، باربری را ملاحظه كنید كه آماده می‌شود تا جعبه را روی سطح زمین به سمت جلو بكشد.

الف) جعبه روی سطح افقی قرار دارد ولی باربر آن را نمی كشد. در این حالت فقط نیروی وزن و نیروی عمودی تكیه گاه به جعبه وارد می‌شود كه به علت سكون جعبه نیروی برآیند صفر
20120901054916203_formuls-dynamic-image048.gif
می‌باشد و خبری از نیروی اصطكاك نیست.

20120901054918921_m391.jpg


ب) باربر به كمك طناب شروع به كشیدن جعبه می‌كند اما نیروی وارده كم بوده و در نتیجه جعبه حركتی نمی كند. حال اگر باز قانون اوّل نیوتن را برای جعبه پیاده كنیم كماكان دو نیروی وزن و نیروی عمودی تكیه گاه همدیگر را خنثی كرده و لیكن در این حالت حتماً بایستی نیرویی به موازات سطح ولی در خلاف جهت وجود داشته باشد كه نیروی جلو برنده باربر را خنثی كند، این نیرو همان نیروی اصطكاك ایستایی است. اما این بار دیگر صفر نیست.

20120901054920359_m392.jpg


ج) باربر برای حركت جعبه (نیرو) تلاش خود را زیاد و زیادتر می‌كند ولی جعبه شروع به حركت نكرده، پس در نتیجه اصطكاك ایستایی پابه پای نیروی جلوبرنده زیاد و زیادتر می‌شود. می‌بینیم كه این خاصیت نیروی اصطكاك ایستایی دقیقا مشابه نیروی عمودی تكیه گاه می‌باشد كه رابطه مشخصی ندارد.

20120901054921125_m393.jpg


د) و بالاخره باربر آنقدر نیروی خود را زیاد می‌كند كه اصطلاحاً جعبه در آستانه حركت قرار می‌گیرد به صورتی كه با یك تكان (نیروی) بسیار جزئی جعبه شروع به حركت می‌كند به این نیروی اصطكاك بیشینه یا f[SUB]smax[/SUB] می‌گویند.

20120901054922453_m394.jpg

نكته:
از آنجایی كه تا قبل از آستانه حركت نیرو همواره در حال تغییر است رابطه‌ای برای محاسبه f[SUB]smax[/SUB] وجود ندارد و روش یافتن f[SUB]s[/SUB] استفاده از قانون اوّل نیوتن است.



اما آزمایش ها نشان می‌دهد كه جسم در آستانه حركت نیروی اصطكاكی متناسب با مقدار نیروی عمودی تكیه گاه از خود بروز می‌دهد كه مقدار آن از رابطه زیر به دست می‌آید.
20120901054916843_formuls-dynamic-image049.gif


در این رابطه
20120901054917484_formuls-dynamic-image050.gif
ضریب اصطكاك ایستایی نام دارد كه بسته به جنس سطح تماس دو جسم مقدار آن برای هر سطحی پس از محاسبه به عنوان یك مقدار ثابت در نظر گرفته می‌شود با این حساب می‌توانیم بگوییم مقدار نیروی اصطكاك تا قبل از شروع حركت بسته به نیروی وارده می‌تواند مقادیر زیر را به خود بگیرد.
20120901054918156_formuls-dynamic-image071.gif

در تصویر زیر اثر فشار بر سطح در مقدار نیروی اصطكاك به نمایش در آمده است.​
20120901054926140_mh152bb.jpg
20120901054923906_mh152ba.jpg
همان طور كه ملاحظه می‌كنید با افزایش فشار نقاط تماسی بین دو جسم نیروی مقاومت زیاد می شود.




مرکز یادگیری سایت تبیان -

 
بالا