نیروی اصطكاك جنبشی

[parisa]

هنگامی كه جسمی برروی سطحی شروع به لغزش كند، نیروی اصطكاكی ( كه ثابت و در خلاف جهت حركت است) به جسم وارد شده كه به آن نیروی اصطكاك جنبشی گفته می‌شود. مقدار آن از رابطه زیر قابل محاسبه است:

مانند گذشته ضریبی است كه با ضرب آن در نیروی عمودی تكیه گاه مقدار نیروی اصطكاك جنبشی محاسبه می‌شود و به آن ضریب اصطكاك جنبشی گفته می‌شود.

شما نیز حتماً این مسأله را تجربه كرده اید كه نیروی لازم برای به حركت درآوردن (از جا كندن) یك جسم همواره بیش تر از مقداری است كه جسم پس از شروع حركت برای ادامه حركت به آن نیاز دارد.

در فیلم زیر به جسمی بر روی سطح با اصطكاك نیرو وارد می‌شود. به دقت به نیروی وارد بر جسم توجّه كنید. آیا پس از حركت نیروی لازم برای حركت كاهش می‌یابد؟

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.​

نمودار زیر تغییرات نیروی اصطكاك را برحسب تغییرات نیروی جلو برنده نشان می‌دهد.

​

​

در تصویر زیر نیروی كوچك ٣٠ نیوتنی سطل ٥٠ كیلوگرمی را روی سطح افقی به ضریب اصطكاك ایستایی

و ضریب اصطكاك جنبشی 1/٠ =

می‌كشد. اما حركتی انجام نمی‌شود.

الف) نیروی اصطكاك ایستایی را محاسبه كنید.

ب) اگر نیروی جلوبرنده 2 برابر شود آیا سطل حركت می‌كند؟
ج) اصلاً برای رسیدن سطل به آستانه حركت چه مقدار نیروی جلوبرنده لازم است؟
د) پس از به راه افتادن جسم، برای آنكه جسم با تندی ثابت به حركت خود ادامه دهد، چه نیرویی لازم است؟



[h=2] [h=2]

راهنمایی: در حالت الف) با توجّه به نیروهای وارد بر جسم و اینكه سطل ساكن است، از قانون اوّل نیوتن استفاده می‌كنیم، نیروی اصطكاك برابر نیروی جلو برنده خواهد بود.


امّا نكته‌ی مهم (و شاید مهم ترین نكته این مسأله) در قسمت (ب) است. در ضمن درس آموختیم برای آنكه جسم ساكن به حركت در آید لازم است كه نیروی جلوبرنده به مرز نیرویِ اصطكاكِ آستانه حركت برسد. پس باید بین مقادیر

و نیروی جلوبرنده ٦٠ نیوتنی مقایسه‌ای صورت پذیرد.

امّا پاسخ قسمت ج) با راهنمایی قسمت ب) محاسبه می‌شود. پاسخ همان نیروی

است.

نهایتاً در قسمت د) باز هم باید از قانون اوّل نیوتن استفاده كرده فقط برای نیروی اصطكاك باید از رابطه نیروی اصطكاك جنبشی بهره گرفت.

[h=2]

حل:

پس حركت شروع نمی‌شود .
​

ج) نیروی جلوبرنده‌ی لازم برای حركت همان

می‌باشد.

و راه حل قسمت (د) هم به صورت زیر می باشد:

ملاحظه كردید كه در قسمت (ب) نیروی ٦٠Nبرای به حركت درآوردن جسم كافی نبود، اما اگر جسم دارای حركت باشد، حتی نیروی ٥٠N نیز برای حركت یكنواخت آن كافی است، یعنی یك نیروی ٦٠N موجب حركت شتابدار سطل خواهد شد.​

​

​

در مثال مربوط به نیروی عمودی تكیه گاه، جعبه ده كیلوگرمی را در 3 حالت بررسی كردیم و مقادیر نیروی عمودی تكیه گاه N را به دست آوردیم.

چنان چه ضریب اصطكاك جنبشی برابر

باشد و جسم با نیروی ثابت ١٠N رو به جلو در حركت باشد، شتاب را در هر حالت به دست آورید.

[h=2]

[h=2]
[h=2]راهنمایی: قبلاً مقدار N محاسبه شده است. در هر حالت قانون دوّم نیوتن

را در راستای حركت نوشته تا شتاب به دست آید.
ضمناً برای محاسبه نیروی اصطكاك از رابطه

بهره می‌گیریم.



[h=2]حل:

ملاحظه می‌كنید كه هر چه نیروی عمودی تكیه گاه بیش تر باشد، اصطكاك جنبشی نیز بیش تر است. در نتیجه شتاب كمتر!

---

​

مرکز یادگیری سایت تبیان -