Hoe om spanningskrag met wrywing te vind: stappe, probleemvoorbeelde


Ons neem gewoonlik wrywinglose oppervlak en massalose tou aan terwyl ons spanning bereken. Hierdie artikel beskryf hoe om spanningskrag met wrywing te vind.

Wanneer daar 'n kontak tussen 'n oppervlak en 'n voorwerp is, tree wrywing in werking. Daar sal altyd 'n klein krag van kinetiese wrywing of statiese wrywing wees en die spanningskrag word bepaal deur kragte wat mekaar balanseer (met behulp van Newton se tweede en derde bewegingswette) gelyk te stel.

Daar sal krag wees as gevolg van kinetiese wrywing as enige voorwerp in kontak met 'n oppervlak in beweging is en as daar geen beweging is nie, sal daar krag wees as gevolg van statiese wrywing.

Lees meer oor Hoe om spanningskrag te bereken: Uitputtende insig

Spanningskrag in Toutrek
Beeldkrediete: Wikimedia Commons

Stappe oor hoe om spanningskrag met wrywing te vind

  1. Enkel blok
hoe om spanningskrag met wrywing te vind
Spanning vir 'n enkele blok

Oorweeg 'n blok massa M getrek met versnelling a soos in die figuur getoon. 'n Spanningskrag T sal in die tou ontwikkel word. Aangesien die blok in beweging is, sal daar wrywing wees as gevolg van beweging bekend as kinetiese wrywing tussen die oppervlak en die blok.

Konstrueer eers 'n vryliggaamdiagram en vind al die kragte wat op die blok inwerk.

Vryliggaamdiagram

In hierdie spesifieke geval is die kragte wat op die blok inwerk spanningskrag, krag as gevolg van wrywing en netto krag as gevolg van versnelling.

Die uitdrukking vir kinetiese wrywing word gegee deur

Fk= muk * M * g

waar muk is die kinetiese koëffisiënt wrywing.

Deur Newton se derde wet en tweede bewegingswet te gebruik, verkry ons,

Fnetto= TFk

M*a=T-muk * M * g

T = M* a +muk * M * g

T = M(a+muk * g)

Dit is die uitdrukking vir Spanningskrag vir 'n enkele blok wat met 'n versnelling oor 'n oppervlak getrek word waar wrywing bestaan.

Lees meer oor Hoe om spanning tussen twee voorwerpe te bereken: Uitputtende insigte

  • Twee blokke verbind deur 'n tou
Spanning in die geval van twee blokke wat deur 'n tou verbind is

Aanvaar twee blokke massas m1 en m2 onderskeidelik met 'n tou verbind en een van die blokke word met 'n krag getrek F soos getoon in die figuur.

Die netto hoeveelheid wrywing in die stelsel word gegee deur 

Fknie= muk * g

Fknie= muk * (m1+m2) * g

Nou word versnelling van die stelsel gegee deur

a = Fnetto/Totale massa

Fnetto= VFnetto

a=F1 – muk * (m1+m2)

Kom ons vind nou die spanningskrag vir elke blok.

Vir die eerste blok massa m1, konstrueer 'n vryliggaamdiagram.

Vrye liggaamsdiagram van m1

Wrywingskrag en spanningskrag is die kragte wat op hierdie blok inwerk.

Fnetto =T-wrywing

T = Fnetto + wrywing

T = m1*a + muk *m1 * g

Vir die tweede massablok m2 konstrueer ook 'n vryliggaamdiagram.

Vrye liggaamsdiagram van m2

Op hierdie blok word ingewerk deur wrywingskrag, spanning en toegepaste krag.

Daarom, Fnetto=FT-Wrywing

T= FFnetto- Wrywing

T= F – m2*a-muk*m2*g

Daarom kan spanningskrag vir die individuele blokke verkry word.

Lees meer oor Is spanning 'n kontakmag: hoekom, hoe, gedetailleerde feite

Probleme oor hoe om spanningskrag met wrywing te vind

Probleem 1

'n Massalose tou trek 'n blok met massa 2 kg horisontaal met 'n krag van 50 N soos in die figuur getoon. Vind die waarde van spanning wat in die tou ontwikkel word as die wrywingskoëffisiënt tussen die oppervlak en die blok 0.35 is.

Figuur vir Probleem 1

Oplossing:

Gegee, massa van die blok m = 2 kg

Krag toegepas F = 50 N

Die wrywingskoëffisiënt muk= 0.35

Spanning T =?

Die vryliggaamdiagram vir die blok word geteken.

Gratis liggaamsdiagram vir blok

Die kragte wat op die blok inwerk is wrywing as gevolg van beweging maw kinetiese wrywing en die krag van 50 N. 

Die krag as gevolg van wrywing word gegee deur 

Fk= muk*m*g

Fk= 0.35*2*9.8=6.86 N

Pas nou Newton se bewegingswette toe, 

F=TFk

T=F+Fk

T=50+6.86=56.86N

Daarom is die spanning 56.86 N.

Lees meer oor Is spanning 'n konserwatiewe krag: Uitputtende insig

Probleem 2

In die getoonde figuur, twee blokke massas m1 = 2 kg en m2 = 4 kg word met 'n massalose staaf geheg. Die staaf is parallel aan die oppervlak van die helling, waarop beide blokke gly en langs die skuinsvlak af beweeg met m1 sleep m2. Die hoek van die skuinsvlak is bekend as θ = 60°. Die wrywingskoëffisiënt tussen m1 en die skuinsvlak is = 0.4 en dit tussen m2 en die helling is µ2 = 0.25. Vind die spanningskrag ontwikkel in die staaf wat m1 en m2 verbind.

Figuur vir Probleem 2

Oplossing:

gegewe m1 = 2 kg; m2 = 4 kg, θ = 60°

Ook µ1 = 0.4; µ2 = 0.25

Nou kan die algemene versnelling van die stelsel verkry word:

a=Totale krag/Totale massa

Totale krag F = m1 gsinθ +m2 gsinθ -wrywing op m1 en m2

F=m1 + m2 gsinθ -(m1µ1+m2µ2)gcosθ

Daarom versnelling,

a=6* 9.8*sin 60-(2*0.4+4*0.25)*9.8*cos 60(2+4)

a=7.02 m/s2

Kom ons kyk na die mosie van m2. laat T wees die spanning in die staaf wat verbind m1 en m2.

Gebruik dus Newtion se tweede en derde bewegingswette,

m2 gsinθ -(T+µ2m2 gcosθ)=m2a

T=m2 gsinθ-µ2m2 gcosθ-m2a

T=4*9.8*sin (60-0.25)* 4*9.8*cos(60-4)*7.02

T=0.97 N

Vandaar die waarde van die spanning in die staafverbindingsmassas m1 en m2 is 0.97 N.

Lees meer oor Is wrywing 'n konserwatiewe krag: Uitputtende insig

Deeksha Dinesh

Hallo, ek is Deeksha Dinesh, besig met nagraadse studie in Fisika met 'n spesialisering in die veld van Astrofisika. Ek hou daarvan om konsepte op 'n eenvoudiger manier vir die lesers te lewer.

Onlangse plasings