Stůl bez tření: Různé vyřešené problémy

Síla, která brání pohybu tělesa, je známá jako třecí síla.

Stůl bez tření však není přesně možný. Ale můžeme být velmi blízko stolu bez tření tím, že budeme mít hladký, rovný povrch a použijeme maziva.

Pulley na stole bez tření

Kladka na stole bez tření znamená, že kladka bez tření na stole má zanedbatelné nebo řekněme žádné tření a může se volně otáčet bez jakéhokoli odporu.

Pojďme si projít problém, abychom viděli kladku bez tření:-

Q. Kvádr o hmotnosti A m₁ = 800 kg leží na vodorovném stole. Lehká struna spojená s blokem prochází přes kladku bez tření a na jejím druhém konci je upevněn další blok R o hmotnosti m2 = 12 kg. Koeficient kinetického tření mezi blokem a stolem je mu k =0.08. Blok T1 A klouže po stole. Vypočítejte zrychlení každého bloku. Vezměte g=10.

Na daném obrázku jsou znázorněny síly vyvíjené každým blokem. 

Zde blok B působí silou T na blok A.

Prostřednictvím napětí ve struně. Blok A působí stejnou reakční silou na B prostřednictvím stejného napětí T ve struně.

Kromě napětí T jsou dalšími silami na bloku A gravitační síla mg na blok, normálová reakce R a kinetická třecí síla f_k. Pokud a je zrychlení v bloku v horizontálním směru, pak podle druhého Newtonova zákona (čistá horizontální síla = hmotnost x zrychlení),

Tf_k=m₁a

Ale f_k=μ_kR=μ_km₁g (protože neexistuje žádný pohyb ve vertikálním směru.)

T-μ_km₁g = m₁a

Takže jsme se dozvěděli, že čistá vertikální síla bude m2g-T na bloku B. A zrychlení je a.

m₂gT=m₂a

Dosazením hodnot dostaneme,

m₂g-μ_km₁GM₁=m₂a

a=(m₂-μ_km₁g)/(m₁+m₂)

Po zadání hodnot každého dostaneme:-

Problémy založené na tření

Q. Částice o hmotnosti 2 g vykonává kmitavý pohyb. Pohyb se provádí na konkávní straně kulového nádobí, jehož poloměr je 4 metry. Předpokládejme, že pohyb tělesa začíná z bodu na misce ve výšce 2 cm od vodorovné roviny. Koeficient tření je 0.02. Vypočítají celkovou vzdálenost, kterou částice urazí, než se zastaví.

Ans. Víme, že potenciální energie částice je dána jako U=mg h. Kde normální reakční síla povrchu misky na těle, když je na dně, je dána jako:

R = mg.

Zde je kinetické tření mezi částicí a povrchovou miskou f_k=μ_kR=μ_kmg.

Práce vykonaná částicí před zastavením je dána jako, W=f_k*d=μ_kmgd

Nyní bude potenciální energie těla vyčerpána pracovat proti tření. Tím pádem,

mgh=μ_kmgd

d=h/μ_k= 1 cm/0.01 = 100 cm

Q. Povrch, který má povrch bez tření. Uveďte důvod, proč nemůžeme skočit z hladiny?

Nemůžeme seskočit z vodorovného povrchu, který nemá žádné tření. To se děje proto, že povrch neposkytne žádnou normální reakční sílu.

Q. Blok b je v klidu. Na kvádr b o hmotnosti 5 kg se položí kvádr a o hmotnosti 4 kg. Pokud použijeme sílu 12 newtonů, pak blok a klouže po bloku b. najděte vodorovnou sílu, která má být aplikována na blok b, aby se oba bloky a a b společně pohybovaly.

Předpokládejme, že hmotnost bloků A a B je m1 a m2 kinetický koeficient tření mezi dvoublokovými bloky je udáno jako u_k, takže teď třecí síla platí mezi vůlí: -

f_k=μ_kR=μ_km₁g

Při použití síly 12N se blok A přesune na blok B.

Víme, že blok B je na hladkém povrchu. Pokud se tedy chceme přesunout do bloku a a b společně, pak by síla působící na blok B měla být rovna třecí síle působící na A pomocí B a působící na B pomocí A.

Získanou silou se oba bloky pohnou, pokud jsou na blok aplikovány.

Zde bude zrychlení: -

a=F/(m₁+m₂)=27N/(4kg+5kg)=3N/kg=3m/s²

Otázka: Uveďte tři způsoby, kterými lze snížit tření. Vysvětlit?

Jak víme, tření lze eliminovat, ale můžeme je snížit následujícími způsoby: -

Mazání:-

Nepravidelnosti přítomné v molekulách jsou důvodem tření.

Pokud povrch vyleštíme, tak i povrch mezi předměty, které jsou v kontaktu, pak nepravidelnosti vyplní leštící materiál. Toto leštění snižuje tření, protože se snižuje veškeré vzájemné spojení. A objekt se začne plynule pohybovat.

Tření také závisí na materiálu: -

Tření mezi dvěma předměty také závisí na materiálu těchto dvou předmětů. Pokud tedy použijeme materiály, jejichž koeficient tření je nízká, budou vyvíjet menší tření. Například pneumatiky vozidel jsou vyrobeny z pryže, protože tření mezi pryží a betonem je menší.

Kuličková ložiska: -

Kuličková ložiska se skládají ze dvou soustředných válců. Mezi nimi jsou četné kulovité koule.

Náprava vozidla stroje, ve kterém je namontována, je připevněna k jeho vnitřnímu válci. A kola jsou nasazena na vnější válec. Když se náprava vozidla nebo stroje otáčí ve směru hodinových ručiček, kuličková ložiska s vnějším válcem se pohybují proti směru hodinových ručiček – to způsobuje valivý pohyb. Zde jsou dva válce místo toho, aby po sobě klouzaly, v pohybu. Kluzné tření je tedy převedeno na zanedbatelné valivé tření.