Kandungan
Permukaan mengerahkan daya geseran yang menentang gerakan geser, dan anda perlu mengira saiz daya ini sebagai sebahagian daripada banyak masalah fizik. Jumlah geseran bergantung kepada "gaya normal," yang permukaannya mengagumkan pada objek yang duduk di atasnya, serta ciri-ciri permukaan tertentu yang anda sedang mempertimbangkan. Untuk kebanyakan tujuan, anda boleh menggunakan formula F = μN untuk mengira geseran, dengan N berdiri untuk "normal" dan "μ"Menggabungkan ciri-ciri permukaan.
TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
Kirakan daya geseran menggunakan formula:
F = μN
Di mana N adalah daya biasa dan μ adalah pekali geseran untuk bahan anda dan sama ada mereka bergerak atau bergerak. Daya normal adalah sama dengan berat objek, jadi ini juga boleh ditulis:
F = μmg
Di mana m adalah jisim objek dan g adalah percepatan disebabkan oleh graviti. Gesekan bertindak untuk menentang gerakan objek.
Apakah Gangguan?
Geseran menggambarkan kekuatan di antara dua permukaan apabila anda cuba memindahkan satu sama lain. Kekuatan itu menentang gerakan, dan dalam kebanyakan kes daya bertindak dalam arah yang bertentangan dengan usul. Turun di peringkat molekul, apabila anda menekan dua permukaan bersama-sama, ketidaksempurnaan kecil di setiap permukaan boleh menyekat, dan mungkin terdapat daya tarikan antara molekul satu bahan dan yang lain. Faktor-faktor ini menjadikannya lebih sukar untuk memindahkan mereka melalui satu sama lain. Anda tidak berfungsi pada tahap ini apabila anda mengira daya geseran, walaupun. Untuk situasi sehari-hari, ahli fizik mengelompokkan semua faktor ini bersama-sama dalam "pekali" μ.
Mengira Pasukan Geseran
Daya "biasa" menggambarkan kekuatan bahawa permukaan sesuatu benda sedang dihidupkan (atau ditekan ke) menimbulkan objek. Untuk objek tetap di atas permukaan yang rata, kekuatan mesti menentang gaya graviti dengan tepat, jika objek itu akan bergerak, menurut undang-undang gerakan Newton. Daya "normal" (N) adalah nama untuk daya yang melakukan ini.
Ia sentiasa bertindak tegak lurus ke permukaan. Ini bermakna bahawa pada permukaan yang cenderung, gaya normal akan tetap menuding langsung dari permukaan, manakala gaya graviti akan menunjuk terus ke bawah.
Daya biasa boleh dijelaskan dalam kebanyakan kes oleh:
N = mg
Di sini, m mewakili jisim objek, dan g bermaksud pecutan disebabkan oleh graviti, iaitu 9.8 meter sesaat sesaat (m / s2), atau netwon per kilogram (N / kg). Ini hanya sepadan dengan "berat" objek tersebut.
Untuk permukaan yang cenderung, kekuatan daya normal dikurangkan lebih banyak permukaan cenderung, jadi formula menjadi:
N = mg cos (θ)
Dengan θ berdiri untuk sudut permukaan cenderung untuk.
Untuk pengiraan contoh mudah, pertimbangkan permukaan rata dengan blok kayu 2 kg yang duduk di atasnya. Daya biasa akan menunjuk ke atas (untuk menyokong berat blok), dan anda akan mengira:
N = 2 kg × 9.8 N / kg = 19.6 N
Pekali bergantung kepada objek dan keadaan tertentu yang anda bekerjasama. Sekiranya objek itu tidak bergerak di permukaan, anda menggunakan pekali geseran statik μstatik, tetapi jika ia bergerak anda menggunakan koefisien geseran gelongsor μgelongsor.
Pada umumnya, pekali geseran gelongsor lebih kecil daripada koefisien geseran statik. Dalam erti kata lain, lebih mudah untuk slaid sesuatu yang sudah meluncur daripada untuk slaid sesuatu yang masih ada.
Bahan yang anda sedang mempertimbangkan juga mempengaruhi pekali. Sebagai contoh, sekiranya blok kayu dari sebelumnya adalah pada permukaan bata, pekali akan menjadi 0.6, tetapi untuk kayu bersih ia boleh di mana saja dari 0.25 hingga 0.5. Untuk ais di atas ais, pekali statik ialah 0.1. Sekali lagi, pekali gelongsor mengurangkan lagi ini, kepada 0.03 untuk ais di atas ais dan 0.2 untuk kayu di atas kayu. Lihatlah ini untuk permukaan anda menggunakan jadual dalam talian (lihat Sumber).
Formula untuk gaya geseran menyatakan:
F = μN
Sebagai contoh, pertimbangkan blok kayu jisim 2 kg pada meja kayu, yang ditolak dari pegun. Dalam kes ini, anda menggunakan pekali statik, dengan μstatik = 0.25 hingga 0.5 untuk kayu. Mengambil μstatik = 0.5 untuk memaksimumkan kesan berpotensi geseran, dan mengingati N = 19.6 N dari sebelumnya, daya adalah:
F = 0.5 × 19.6 N = 9.8 N
Ingatlah bahawa geseran hanya memberi kekuatan untuk menahan gerakan, jadi jika anda mula menolaknya dengan perlahan dan mendapatkan lebih tegas, daya geseran akan meningkat kepada nilai maksimum, yang mana yang anda baru saja dikira. Fizik kadang-kadang menulis Fmaks untuk menjadikan titik ini jelas.
Sebaik sahaja blok sedang bergerak, anda gunakan μgelongsor = 0.2, dalam kes ini:
Fgelongsor = μgelongsor N
= 0.2 × 19.6 N = 3.92 N