science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe versnelling te berekenen met wrijving

Als een kracht die zich verzet tegen beweging, vermindert wrijving altijd de versnelling. Wrijving treedt op tussen de interactie van een object met een oppervlak. De grootte ervan hangt af van de kenmerken van zowel het oppervlak als het object en of het object beweegt of niet. Wrijving kan het resultaat zijn van een interactie tussen twee vaste objecten, maar het hoeft niet zo te zijn. Luchtweerstand is een soort wrijvingskracht en je zou zelfs de wisselwerking van een vast lichaam op of door water kunnen behandelen als een wrijvingsinteractie.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De wrijvingskracht is afhankelijk van de massa van een voorwerp plus de wrijvingscoëfficiënt tussen het object en het oppervlak waarop het wordt geschoven. Trek deze kracht af van de toegepaste kracht om de versnelling van het object te vinden. De formule is versnelling (a) is gelijk aan wrijving (F) gedeeld door de massa (m) of a = F ÷ m volgens de tweede wet van Newton.

Hoe wrijvingskracht berekenen

Kracht is een vectorhoeveelheid, wat betekent dat je de richting moet bekijken waarin het werkt. Er bestaan ​​twee hoofdtypen van wrijvingskrachten: de statische kracht (F st) en de glijdende kracht (F sl). Hoewel ze werken in de richting tegengesteld aan die waarin een object beweegt, produceert de normaalkracht (F N) deze krachten, die loodrecht op de bewegingsrichting werken. F N is gelijk aan het gewicht van het object plus eventuele extra gewichten. Als u bijvoorbeeld een blok hout op een tafel neerzet, verhoogt u de normaalkracht en dus verhoogt u de wrijvingskracht.

Zowel statische als glijdende wrijving zijn afhankelijk van de eigenschappen van het bewegende lichaam en het oppervlak waarlangs het beweegt. Deze karakteristieken worden gekwantificeerd in de coëfficiënten van statische (μ st) en glijdende (μ sl) wrijving. Deze coëfficiënten zijn dimensieloos en zijn getabuleerd voor veel veelvoorkomende items en oppervlakken. Als je degene hebt gevonden die van toepassing is in jouw situatie, bereken je de wrijvingskrachten met behulp van deze vergelijkingen:

F st = μ st × F N

F sl = μ sl × F N

Versnelling berekenen

De tweede wet van Newton zegt dat de versnelling van een object (a) evenredig is aan de kracht (F ) toegepast en de evenredigheidsfactor is de massa van het object (m). Met andere woorden, F = ma. Als u geïnteresseerd bent in versnelling, herschikt u de vergelijking om a = F ÷ m. Te lezen.

Kracht is een vectoraantal, wat betekent dat u de richting moet bekijken waarin deze werkt. Er bestaan ​​twee hoofdtypen van wrijvingskrachten: de statische kracht (F st) en de glijdende kracht (F sl). Hoewel ze werken in de richting tegengesteld aan die waarin een object beweegt, produceert de normaalkracht (F N) deze krachten, die loodrecht op de bewegingsrichting werken. F N is gelijk aan het gewicht van het object plus eventuele extra gewichten. Als u bijvoorbeeld een blok hout op een tafel neerzet, verhoogt u de normaalkracht en dus verhoogt u de wrijvingskracht.

De totale kracht (F) op een voorwerp dat onderhevig is aan wrijving is gelijk tot de som van de uitgeoefende kracht (F app) en de wrijvingskracht (F fr). Maar aangezien de wrijvingskracht tegen beweging is, is deze negatief ten opzichte van de voorwaartse kracht, dus F = F app - F fr. De wrijvingskracht is het product van de wrijvingscoëfficiënt en de normaalkracht, die in afwezigheid van extra neerwaartse krachten
, het gewicht van het object is. Gewicht (w) wordt gedefinieerd als de massa (m) van een object maal de zwaartekracht (g): F N = w = mg.

U bent nu klaar om de versnelling van een voorwerp van massa (m) onderworpen aan een uitgeoefende kracht F app en een wrijvingskracht. Omdat het object beweegt, gebruikt u de wrijvingscoëfficiënt om dit resultaat te krijgen:

a = (F app - μ sl × mg) ÷ m