نیروی اصطكاك جنبشی
نیروی اصطكاك جنبشی
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:
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؟
نمودار زیر تغییرات نیروی اصطكاك را برحسب تغییرات نیروی جلو برنده نشان می‌دهد.
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؟
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
امّا پاسخ قسمت ج) با راهنمایی قسمت ب) محاسبه می‌شود. پاسخ همان نیروی
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.
حل:
ج) نیروی جلوبرنده‌ی لازم برای حركت همان
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.
راهنمایی:
قبلاً مقدار N محاسبه شده است. در هر حالت قانون دوّم نیوتن
ضمناً برای محاسبه نیروی اصطكاك از رابطه
حل:
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی تنظیم: مریم فروزان کیا