Сила трения и угол наклона

Физика > Решение проблем с трением и наклонами

Совмещение движения на наклоне с трением, располагает такими понятиями как равновесие и контактная сила.

Задача обучения

• Рассчитать силу трения на уклоне.

Основные пункты

• Движению на уклоне сопротивляется трение.
• Сила трения зависит от угла наклона. F_f = μmgcos(θ) – максимальная сила трения при наклоне.
• Если сила трения больше или равна силам в направлении движения, то чистая сила приравнивается к нулю, а объект пребывает в равновесии.

Термины

• Трение – сила, сопротивляющаяся относительному движению и склонности к такому движению у двух тел, пребывающих в контакте.
• Равновесие – пребывание тела в состоянии покоя или равномерном движении, где силы приравниваются к нулю.

Контактная сила на уклоне

Наклонная плоскость располагает двумя контактными поверхностями. На одной размещается объект, а вторая – основа, контактирующая с поверхностью под ней. Поэтому движение объекта может зависеть от перемещения наклонной плоскости.

Блок и наклонная система, отображающие действующие силы

Вычисление силы трения на угле наклона отличается о того, где объект пребывает на поверхности того же уровня. Сила трения зависит от коэффициента трения и нормальной силы: F_f = μF_n. Когда наклон обладает углом θ, нормальная сила – F_n = mgcos⁡(θ).

Сила трения оказывает сопротивление движению. Если блок подталкивать вверх, то сила трения будет указывать вниз. Если блок сбрасывать, то сила трения укажет вверх.

Равновесие сил на уклоне

Когда другие силы не действуют, только гравитация и трение противостоят склонности объекта скользить вниз. Если сила трения равна гравитации, то объект не будет скользить. Когда силы приравниваются нулю, блок пребывает в равновесии.

Гравитационная сила вниз по склону отображается как mgsin(θ). Θ – угол, создаваемый наклоном с горизонтальной поверхностью. Для того, чтобы поместить объект в равновесие, максимальная сила трения F_f = μmgcos(θ) должна превосходить или приравниваться к F_G = mgsin(θ). Сила трения не способна превысить действующие на нее силы и выступает только противовесом движению.

---