Wrijvingskracht en middelpuntzoekende versnelling: 5 feiten

by

In dit artikel gaan we 5 feiten bespreken die te maken hebben met wrijvingskracht en centripetale versnelling.

Voordat we beginnen met de gedetailleerde feiten met betrekking tot wrijvingskracht en: middelpuntzoekende versnelling we moeten het basisidee hebben van wrijvingskracht en middelpuntzoekende versnelling. Wrijvingskracht is een kracht die weerstand biedt aan de beweging van een glijdend lichaam of oppervlak over het andere.

Als een lichaam langs een cirkelvormig pad reist met een verandering in de richting van zijn snelheid, staat de versnelling ervan bekend als centripetale versnelling. Er wordt middelpuntzoekende kracht op dat lichaam ingewerkt, dus daarom wordt middelpuntzoekende versnelling gegenereerd.

Hoe is wrijvingskracht gerelateerd aan centripetale versnelling?

De relatie tussen wrijvingskracht en . beschrijven middelpuntzoekende versnelling we moeten een voorbeeld nemen van een auto die in een vlakke bocht rijdt. De curve is een curve zonder banken. Als de auto op de weg rijdt, moet hij de neiging hebben om te slippen.

Maar het glijdt niet weg, waarom? Het antwoord is statische wrijving. Statische wrijvingskracht werkt in de tegenovergestelde richting van de beweging van de auto op de weg en daarom slipt deze niet. De enige kracht die in horizontale richting op de banden van de auto inwerkt, is de statische wrijvingskracht. 

We weten allemaal dat een auto een centripetale kracht nodig heeft om op een bocht zonder helling te rijden. Dus hier moet de statische wrijvingskracht de middelpuntzoekende kracht zijn. De wiskundige uitdrukking voor de statische wrijvingskracht is gelijk aan Fs= μ.N waarbij N staat voor de normaalkracht en μ voor de statische wrijvingscoëfficiënt. 

De normale N is gelijk aan het gewicht van de auto die in neerwaartse richting werkt. Daarom, Fs= μ.N = μ.mg Nu weten we allemaal dat de wiskundige uitdrukking voor de middelpuntzoekende kracht F . isc = mv2/ r waarbij v en r respectievelijk de snelheid van de auto en de straal van de curve aanduiden.

Daarom, Fs= μ.N = μ.mg = Fc = mv2/r

                        v2/r = μ.g

Hier de wiskundige uitdrukking voor de middelpuntzoekende versnelling is v2/r. Daarom kunnen we zeggen dat we de waarde van kunnen berekenen middelpuntzoekende versnelling van de wrijvingskracht. De relatie tussen wrijvingskracht en middelpuntzoekende versnelling is v2/r = μ.g.

wrijvingskracht en centripetale versnellingtt
Wrijvingskracht en middelpuntzoekende versnelling van wikipedia

Kunnen wrijvingskrachten centripetale versnellingen veroorzaken?

Een veel voorkomend voorbeeld van het ophogen van wegen kan ons helpen te begrijpen of wrijvingskrachten kunnen produceren centripetale versnellingen. Eerst moeten we weten wat is het bankieren van wegen? Soms zien we banden van auto's slippen bij het nemen van een U-bocht op een weg. 

Om deze mogelijkheid van slippen weg te nemen, wordt de auto voorzien van centripetale kracht. Het fenomeen van het handhaven van een hoek om de kans op uitglijden van een auto te verminderen, staat bekend als: bankieren van de weg.

Er zijn 3 soorten bankieren. Hier zal alleen het geval worden geïllustreerd van hoe wrijvingskrachten centripetale versnellingen kunnen produceren. Als de hellingshoek . is nul dan kunnen alleen wrijvingskrachten centripetaal produceren versnellingen. 

Als de hellingshoek nul blijft, moet de auto bochten nemen in de vlakke bochten. In dit geval balanceert de opwaarts gerichte normaalkracht (N) het gewicht (mg) van de auto die naar beneden werkt omdat deze verticaal van aard is. Daarom , N = mg…………(1)

Als de weg glad genoeg is, kan de auto de bochten niet nemen, omdat hij zal slippen als er geen wrijvingskrachten zijn. Maar in het geval van een oneffen weg wordt de middelpuntzoekende kracht geleverd door de wrijvingskracht (f) die op de weg inwerkt. 

Daarom, f = μ.N = μ.mg …………….(2) [uit vergelijking (1)]

Als middelpuntzoekende kracht ( Fc= mv2/r) wordt geleverd door de wrijvingskracht (f) vandaar

                        f = μ.N = μ.mg = Fc= mv2/r [uit vergelijking (2)]

Daarom is μ.g = v2/r

                           v = √μ.rg …………….. (3)

Hier v= v max = de maximale snelheid die de auto kan halen op een vlakke weg

2 3
Ophoging van wegen van wikipedia

Wanneer wrijvingskrachten centripetale versnellingen veroorzaken?

Hier kunnen we een voorbeeld nemen van een draaimolen. Stel dat een persoon op een draaimolen staat en de draaimolen beweegt, maar niet op een erg snelle manier. Dan zal de persoon merken dat hij op dezelfde positie staat als waar hij stond toen de draaimolen in rust was. 

Nu rijst de vraag hoe het mogelijk is dat als de draaimolen in beweging is, de persoon ook van positie moet veranderen. Het antwoord is te wijten aan wrijvingskracht. In dit geval is de versnelling die door de persoon wordt verkregen centripetale versnelling en wordt geproduceerd door de wrijvingskracht.

Hoe wrijvingskrachten centripetale versnellingen produceren?

Ook hier nemen we het voorbeeld van een rijdende auto die een bocht wil nemen op een onverharde weg. In het vorige gedeelte van dit concept is al uitvoerig ingegaan. Dus als een auto een bocht wil nemen op een vlakke weg, slipt hij. Als het niet wegglijdt, is het zeker dat er een andere kracht is die de kans op slippen heeft verminderd.

Deze kracht is statische wrijvingskracht. Het zorgt voor middelpuntvliedende kracht op de banden van de auto. De door de auto gewonnen versnelling, de centripetale versnelling, wordt ook geproduceerd door deze statische wrijvingskracht.

Voorbeelden van wrijvingskrachten die centripetale versnellingen produceren

Hier zullen we een wiskundig voorbeeld nemen om aan te tonen dat wrijvingskrachten centripetale versnellingen produceren.

Numeriek probleem:

Een auto rijdt op een vlakke weg. Wat is de waarde van de maximale snelheid waarmee de auto moet rijden om de kans op slippen weg te nemen? De waarde van de statische fractiecoëfficiënt is 0.4 en de massa van de auto is 100 kg en de straal van de weg is 4 m. (g= 10 m/s2)

Antwoord :

In de vraag wordt vermeld dat de weg vlak is. Het betekent dat de hellingshoek nul is.

Vandaar dat de middelpuntzoekende kracht die de auto nodig heeft om een ​​bocht te nemen, wordt geleverd door de statische wrijving.

 Hier μ=0.4,m=100 kg en g= 10 m/s2, r = 4 meter

Fs= μ.mg

μ.mg = mv2/r

v max = v = √μ.rg

v max  = √0.4 x 4 x 10

v max  = 4 m/s waarbij v max is de maximale snelheid waarmee de auto moet bewegen om de kans op slippen weg te nemen.

Conclusie

in dit artikel wordt de relatie tussen wrijvingskracht en centripetale versnelling samen met een numeriek voorbeeld op een uitgebreide manier beschreven.

Lees ook: