اصطکاک ایستایی

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
Mobinwan

عضویت : شنبه ۱۳۹۹/۱۲/۳۰ - ۲۱:۱۷


پست: 3



جنسیت:

اصطکاک ایستایی

پست توسط Mobinwan »

میخواستم بپرسم چرا اصطکاک ایستایی بزرگ تر از اصطکاک جنبشیه از لحاظ جوش سرد و در حالت اینکه در مقیاس ذره ای هست؟

Mobinwan

عضویت : شنبه ۱۳۹۹/۱۲/۳۰ - ۲۱:۱۷


پست: 3



جنسیت:

اصطکاک ایستایی

پست توسط Mobinwan »

وقتی دو تا جسم باهم در تماس قرار میگیرند هر چی زمان بیشتری باهم در تماس باشند نقاط بیشتری جوش سرد میخورند یا فرقی نداره مثلا تعداد نقاطی که در همون لحظه انی جوش سرد میخورند با گذر زمان بیشتر نمیشن؟

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 629

سپاس: 392

جنسیت:

تماس:

اصطکاک ایستایی

پست توسط rohamjpl »

سوال عالی برای هر کسی که می خواند اصطکاک ایستایی نیرویی است که مانع از حرکت یک جسم می شود. اصطکاک حرکتی نیرویی است که وقتی حرکت یک جسم در حرکت است با آن مخالفت می کند. اصطکاک ساکن از اصطکاک حرکتی بزرگتر است.پس چرا؟ سطوح هرگز کاملاً مسطح نیستند. اگر بزرگنمایی کنید ، هم جسم و هم سطحی که جسم روی آن می لغزد برجستگی های کوچکی دارند. ممکن است بدانید که فشار نیرو / مساحت است. وقتی برآمدگی های سطوح به هم می رسند ، منطقه کوچک است. این باعث می شود فشار در آن نقاط زیاد باشد. فشار زیاد باعث چسبندگی بین سطوح می شود. چسبندگی هرچه مدت جسم در همان نقطه باقی بماند افزایش می یابد. وقتی جسم در حال حرکت است ، سطوح زمان چسبیدن به یکدیگر را ندارند. به همین دلیل اصطکاک حرکتی کمتر است ، زیرا لازم نیست بر نیروی چسبندگی سطح غلبه کند.آیا ضریب اصطکاک ساکن می تواند کمتر از اصطکاک حرکتی باشد؟اخیراً فکر می کردم چه اتفاقی می افتد اگر نیرویی که دو سطح را به سمت یکدیگر می کشد به نوعی ضعیف تر از اصطکاک جنبشی باشد اما از اصطکاک ساکن قوی تر باشد. از آنجا که نیروی کشویی بیشتر از حداکثر نیروی اصطکاک ساکن ، $F > f_s = \mu_s F_N$ است ، به نظر می رسد که سطوح باید بلغزانند. اما از طرف دیگر ، اگر نیروی اصطکاک جنبشی بیشتر از نیروی اعمال شده باشد ، یک نیروی خالص $\mu_k F_N - F$ وجود دارد که بر خلاف حرکت عمل می کند ، و این نشان می دهد که سطوح باید بر خلاف جهت تحت فشار قرار گیرند! این منطقی نیست.تنها منطقی که فکر می کنم این است که ضریب اصطکاک ساکن هرگز نمی تواند از ضریب اصطکاک حرکتی کمتر باشد.این است که اصطکاک ساکن و اصطکاک جنبشی به هیچ وجه نیروهای اساسی نیستند - آنها صرفاً اسامی پدیدارشناختی هستند که برای توضیح رفتار مشاهده شده استفاده می شوند. "اصطکاک استاتیک" اصطلاحی است که ما برای توصیف این واقعیت مشاهده شده به کار می بریم که برای حرکت دادن یک جسم معمولاً نیروی بیشتری لازم است تا حرکتی که شروع به حرکت می کند.
بنابراین ، با توجه به این موضوع ، از خود بپرسید که چگونه می توانید اندازه های نسبی اصطکاک استاتیک و جنبشی را اندازه گیری کنید. اگر ضریب اصطکاک ایستا بیشتر از ضریب اصطکاک حرکتی باشد ، این یک کار آسان است: هنگامی که بر اصطکاک ایستا غلبه کردید ، نیروی اصطکاک افت می کند. بنابراین ، شما یک جسم را با یک سنسور نیرو می کشید و حداکثر نیروی لازم را قبل از حرکت اندازه می گیرید ، پس از حرکت آن ، نیروی اصطکاک کاهش می یابد و میزان نیروی مورد نیاز برای نگه داشتن سرعت ثابت را اندازه می گیرید.
معنی این است که اصطکاک حرکتی بیشتر از اصطکاک ایستا باشد؟ خوب ، این بدان معنی است که نیروی مورد نیاز برای نگه داشتن یک جسم در حرکت بیشتر از نیروی مورد نیاز برای شروع آن در حرکت است. که در لحظه شروع حرکت جسم به بالا رفتن نیرو نیاز دارد. اما این از نظر تجربی منطقی نیست - آنچه در این حالت مشاهده خواهید کرد این است که نیرو تا سطح لازم برای حرکت دادن جسم افزایش می یابد ، مثل اینکه ضرایب اصطکاک ساکن و سینتیک دقیقاً برابر هستند .که ضریب اصطکاک ساکن هرگز نمی تواند از ضریب اصطکاک حرکتی کمتر باشد. داشتن اصطکاک حرکتی بیشتر از اصطکاک ایستا از نظر پدیده هایی که توصیف می شوند معنی خاصی ندارد.آیا هنگام حرکت یک جسم اصطکاک ساکن از اصطکاک حرکتی بیشتر است یا کمتر؟اصطکاک استاتیک اصطکاک زمانی است که جسمی روی سطح در حالت استراحت است و از حرکت آن توسط نیروی اعمال شده جلوگیری می کند.
اصطکاک حرکتی اصطکاک است که در جهت مخالف حرکت یک جسم هنگامی که از قبل در حال حرکت بر روی یک سطح است عمل می کند.
فرض کنید برای یک جسم و سطح معین حداکثر اصطکاک ساکن کمتر از اصطکاک حرکتی باشد. اگر نیرویی به جسم وارد شود که بیشتر از حداکثر اصطکاک ساکن باشد اما کمتر از اصطکاک حرکتی باشد ، جسم شروع به حرکت می کند ، اما اصطکاک حرکتی بلافاصله آن را متوقف می کند. اثر کلی این خواهد بود که به نظر می رسد اصطکاک ساکن همان مقدار اصطکاک حرکتی باشد. به همین دلیل است که معمولاً می گوییم حداکثر اصطکاک ساکن نمی تواند (از نظر منطقی) کمتر از اصطکاک حرکتی باشد.طبق قانون صرفه جویی در انرژی ، هیچ انرژی به دلیل اصطکاک از بین نمی رود ، هرچند ممکن است برای سیستم نگران کننده از بین برود. انرژی از اشکال دیگر به انرژی گرمایی تبدیل می شود. وقتی جسمی در امتداد یک سطح در امتداد یک مسیر C تحت فشار قرار می گیرد ، انرژی تبدیل شده به گرما توسط یک انتگرال خط ، مطابق با تعریف کار داده می شود${\displaystyle E_{th}=\int _{C}\mathbf {F} _{\mathrm {fric} }(\mathbf {x} )\cdot d\mathbf {x} \ =\int _{C}\mu _{\mathrm {k} }\ \mathbf {F} _{\mathrm {n} }(\mathbf {x} )\cdot d\mathbf {x} ,}$ آیا اصطکاک حرکتی هنوز در انتقال از اصطکاک ساکن به حرکت اصولی است؟نمودار فوق توضیح می دهد که چگونه اصطکاک جنبشی ثابت است. با این حال ، نمودار به من می گوید که پس از غلبه بر اصطکاک استاتیک ، یک دوره زمانی وجود دارد که اصطکاک جنبشی به سمت این مقدار ثابت (قسمت سبز نمودار) در حال کاهش است.
با توجه به این ، چرا هنوز نیروی اصطکاک حرکتی ثابت است؟ به نظر می رسد تابعی از سرعت باشد (با نزدیک شدن سرعت جسم به بی نهایت ، نزدیک شدن به یک مجانب خاص).تصویر ضریب اصطکاک چگونه محاسبه می شود؟اما برای یک صفحه شیب دار ، فرمول بسیار ساده است. فرض کنید می خواستید ضریب اصطکاک بین یک بلوک و یک شیب را پیدا کنید. بلوک را روی شیب نگه دارید و اگر بلوک ثابت است ، سعی کنید زاویه شیب را افزایش دهید تا زمانی که بلوک شروع به لغزش کند. در این مرحله ، نیرو بر روی جسم فقط با حداکثر مقدار اصطکاک ساکن برابر است ، یعنی$\mu\ mg\ \text{cos}\ \theta$ که θ زاویه شیب است. و نیروی وارد بر جسم چیست؟ خوب ، این جز component دیگر وزن یعنی mg sin θ است.
برای شرایط تعادل ، این دو را برابر می کنید$\mu=\text{tan}\ \theta $ ضریب جنبشی
برای این منظور شما به یک وضعیت پویا نیاز دارید ، دوباره دو ماده مورد نظر خود را انتخاب کنید و با استفاده از یک قطعه ساخته شده از مواد A می توانید یک قطعه از مواد B را در طول مسیر شلیک کنید. اگر سرعت اولیه v را می دانید ، انرژی جنبشی آن را می دانید ، با انتخاب یک مسیر طولانی یا یک سرعت کافی کوچک ، می توانید با اندازه گیری مسافت طی شده ، D را تعیین کنید که چه مقدار انرژی توسط اصطکاک از دست می رود.$E_{kin} = \mu_{kin} m_B\, g D$ یعنی $\mu_{kin} = \frac{v^2}{2gD}$ چگونه می توان کاهش سرعت ناشی از اصطکاک را محاسبه کرد؟اگر از سرعت جسم قبل از شروع اصطکاک برای متوقف کردن آن مطلع باشید ، می توانید فاصله توقف را با استفاده از قضیه انرژی کار محاسبه کنید که بیان می کند خالص کار روی یک جسم برابر است با تغییر آن در انرژی جنبشی. اگر تنها نیرویی که روی جسم متوقف می شود ، آن را اصطکاک می کند$W_{net}=μmgd=\frac{mv^2}{2}$و$d=\frac{v^2}{2μg}$ جایی که d = فاصله توقف ، v = سرعت جسم قبل از برخورد با اصطکاک ، μ = ضریب اصطکاک و g = شتاب ناشی از گرانش. در مورد مسافت ترمز وسیله نقلیه ، اگر ماشین در حال لغزش است از ضریب اصطکاک حرکتی بین لاستیک ها و جاده استفاده می کنید. در صورت چرخش چرخ ها از ضریب اصطکاک ایستا استفاده می کنید. به طور کلی مقاومت نورد را نمی توان نادیده گرفت.میزان کاهش سرعت را می توانید از قانون دوم نیوتون محاسبه کنید$a=\frac{F}{m}=\frac{μmg}{m}=μg$ حرکت دایره ای ، اصطکاک حرکتی و کششی صفحه چرخان حرکت می کند و جرم با سرعت نامعلومی با هم می چرخد ​​(اصطکاک ایستا وجود دارد). سپس ، جرم به دلیل شتاب و اصطکاک جنبشی (بین صفحه چرخان و جرم) حرکت نسبی دارد. سرانجام جرم به سرعتی می رسد که باعث می شود طناب شکسته شود و جرم از صفحه چرخان خارج شود.
من فکر می کنم وقتی تنش حداکثر باشد ، می توانم از این معادله برای توصیف تنش استفاده کنم:$V = \sqrt{\frac{TR}{m}}$ در این مشکل 2 نیرو وجود دارد که شتاب گریز از مرکز (شعاعی) را فراهم می کند: کشش T در طناب و جز component شعاعی fr اصطکاک ایستایی بین بلوک و صفحه چرخان. فقط یک نیرو باعث شتاب مماسی می شود: component مماسی نیروی اصطکاک ساکن.$f=\sqrt{f_r^2+f_t^2}$یعنی $f^2=f_r^2+f_t^2=(mr\omega^2-T_{max})^2+(mr\alpha)^2 \le (\mu mg)^2$
تصویر

ارسال پست