Wrijvingsarbeid omvat de verplaatsing van het bewegende lichaam tegengesteld aan de richting van de wrijvingskracht.
De uitgeoefende kracht op het lichaam maakt de verplaatsing in zijn richting. De derde bewegingswet van Newton gebruikt een wrijvingskracht tegen de beweging van het lichaam als een reactiekracht. Dus de verplaatsing van het lichaam tegengesteld aan de wrijvingskracht wordt genoemd het werk gedaan door wrijving.
De wrijvingskracht is de tegengestelde contactkracht die door het oppervlak wordt uitgeoefend om de beweging tegen te gaan wanneer twee lichamen op elkaar schuiven. Het is een niet-conservatieve kracht dat biedt het werk gedaan door een kracht gebaseerd op het pad waarlangs de kracht werkt. Afhankelijk van het gekozen pad, kunnen we de verschillende arbeid vinden die door wrijving wordt gedaan.
Stel dat u de tafel door de kamer duwt om de positie te veranderen. Het onderliggende oppervlak weerstaat eerst de tafel met een wrijvingskracht, omdat het precies onze uitgeoefende duwkracht tegengaat. Wanneer we meer duwkracht gebruiken die de wrijvingskracht overwint, begint de tafel te bewegen. De maximale kracht waarmee het lichaam begint te bewegen en vervolgens tot rust komt, wordt bepaald door – de statische en kinetische wrijvingscoëfficiënten respectievelijk van het lichaam.
Als twee lichamen in rust zijn, wordt wrijving tussen hun oppervlakken 'statische wrijving'. Terwijl, wanneer twee lichamen relatief bewegen, wrijving tussen hun oppervlakken 'kinetische wrijving', ook wel genoemd "glijdende wrijving;'. Per definitie is de verplaatsing als gevolg van statische wrijving nul. Daarom, de werk wordt alleen gedaan door glijdende wrijving.
(credit: Shutterstock)
Lees meer over het Glijdende wrijving.
Het verrichte werk hangt af van het type energieomzetting van de lichamen wanneer een kracht wordt uitgeoefend. Dat betekent dat wanneer we kracht uitoefenen op het lichaam in rust, de omzetting van potentieel in kinetische energie plaatsvindt - wat: versnelt het lichaam om in de richting van de uitgeoefende kracht te bewegen;. Evenzo, wanneer het oppervlak glijdende wrijving uitoefent op het bewegende lichaam, wordt de kinetische energie opnieuw omgezet in potentiële energie, die zijn beweging vertraagt.
De wrijving zet zijn werk om in warmte-energie, omdat we wat warmte op het oppervlak voelen wanneer lichamen glijden. Wanneer het bewegende lichaam op het horizontale oppervlak komt te rusten, wordt zijn kinetische energie nul. Dat betekent de wrijving op het lichaam verdrijft zijn kinetische energie, die wordt geschat als de hoeveelheid arbeid die door wrijving wordt verricht.
Lees meer over het Werk gedaan en zijn eenheden.
Hoe bereken je arbeid verricht door wrijving?
We kunnen de arbeid die door wrijving wordt verricht bepalen door de gedetailleerde analyse van de wrijvingskracht.
Om de verrichte arbeid te berekenen, moeten we eerst de niet-conservatieve kracht van het oppervlak bepalen, de totale padlengte op het oppervlak of verplaatsing, en, nog belangrijker, de hoek tussen wrijvingskracht en verplaatsing.
Het is van cruciaal belang om de kracht te identificeren, of deze nu conservatief of niet-conservatief is. Dat is hoe we zullen begrijpen dat de kracht die van het lichaam zal veranderen totale mechanische energie (kinetisch + potentiaal) wanneer het enig werk doet. Omdat wrijvingskracht tegengesteld werkt aan het bewegende lichaam, is het een niet-conservatieve kracht die de totale mechanische energie verandert, omvat kinetisch tot potentiële energie conversie om de beweging te weerstaan.
Wanneer een netto kracht op het lichaam inwerkt, verandert de kinetische energie.
Werk-energie stelling zegt dat de arbeid die door een nettokracht op het lichaam wordt verricht, is gelijk aan het verschil tussen hun kinetische energie.
Als het lichaam energie heeft gekregen, is zijn werk gedaan: positief. Als het lichaam energie verliest, is zijn werk gedaan: negatief.
De wrijvingskracht is de enige netto kracht die op een horizontaal oppervlak werkt, gelijk aan de kinetische coëfficiënt wrijving μk en normaalkracht N.
Terwijl de normaalkracht loodrecht op het horizontale oppervlak is mgcosθ.
Daarom is de wrijvingskracht,
FFric =kmg …………. (*)
Werk gedaan door wrijvingsformule
Het werk gedaan door wrijving formule wordt verkregen met behulp van netto krachten en ook een werk-energie stelling.
De normaalkracht en zwaartekracht, die loodrecht werken, heffen elkaar op omdat ze tegengesteld zijn. Daarom is de horizontale wrijvingskracht FFric is de enige netto kracht die op het lichaam inwerkt om werk gedaan te krijgen.
Laten we de netto arbeid van de wrijvingskracht op de verhuisdozen berekenen met a verplaatsing d langs een horizontale pad.
WFric =Fvrij dcosθ
Substitutievergelijking van wrijvingskracht (*), we krijgen
WFric =kmg.dcosθ
Aangezien er glijdende wrijving is, is de hoek tussen verplaatsing en glijdende wrijving 180°; wat cosθ = cos180° = -1 geeft.
WFric = –kmg.d
Het bovenstaande is de vergelijking van arbeid verricht door wrijving.
Lees meer over Wrijvingsloze oppervlakteversnelling.
Is werk gedaan door wrijving altijd negatief?
Het werk dat door wrijving wordt gedaan, is meestal negatief vanwege: de 180° hoek tussen wrijving en verplaatsing.
Wanneer we kracht uitoefenen langs het ruwe oppervlak, wordt de wrijving gebruikt in de tegenovergestelde richting van de uitgeoefende kracht. Vandaar dat de hoek tussen wrijving en verplaatsing 180° wordt, wat de kinetische energie vermindert; en geeft negatieve arbeid verricht door wrijvingskracht.
Lees meer over Potentieel voor kinetische energieconversie.
Werk gedaan door wrijving in puur rollen
Het werk dat wordt gedaan door wrijving zonder te glijden is nul bij puur rollen.
Wanneer een lichaam puur aan het rollen is met een ander lichaam, werkt de statische kracht loodrecht op het horizontale oppervlak. Het rollende lichaam ondergaat de energieomzetting niet omdat de statische kracht zijn verplaatsing niet kan maken. Vandaar dat statische wrijving bij puur walsen geen enkel werk doet.
De wrijvingskracht is zelfinstellend. Het behoudt zijn richting volgens de richting van de uitgeoefende kracht om de beweging te weerstaan. Bij puur rollen komt het onderste deel van het lichaam korte tijd in contact met de grond, waardoor het lichaam loodrecht op de richting van de wrijvingskracht wordt opgetild. dat wil zeggen, statische wrijving.
Zuiver rollen betekent minder vertaling en meer rollen. De statische wrijving doet negatief werk dat wordt gedaan in translatiebeweging - wat de translatie vertraagt, en even positief werk dat wordt gedaan in rotatiebeweging - wat betekent dat de rotatie wordt versneld. Dat is de reden waarom het netto werk dat door statische wrijving wordt gedaan nul is bij puur rollen. Daarom moet het lichaam om enig werk te doen met glijdend.
Lees meer over Rollende wrijving.
Werk gedaan door wrijving is positief of negatief?
Het werk dat door wrijving wordt gedaan, is alleen positief, negatief, afhankelijk van de keuze van het referentiekader.
Omdat de uitgeoefende kracht en de verplaatsing van het lichaam in dezelfde richting zijn; het verhoogt zijn energie. Het verrichte werk is dus positief. Maar de kinetische wrijving en de verplaatsing van het lichaam zijn in de tegenovergestelde richting; het vermindert zijn energie. Het verrichte werk is dus negatief.
Als het lichaam schuift, zou de wrijvingskracht die op het lichaam inwerkt, glijdende wrijving zijn, en de hoek tussen kinetische wrijving en verplaatsing is 180 °, wat aanleiding geeft tot negatief werk.
De arbeid die door wrijving wordt verricht, kan positief lijken als we een referentiekader veranderen, aangezien kinetische wrijving kan optreden in de richting van de beweging van het lichaam. Laten we zeggen dat een zware doos op een kleed wordt gezet en plotseling wordt geplukt. Zelfs de doos schuift achter maar reist relatief naar voren met een referentiekader. In zo'n geval is de arbeid die door wrijving wordt verricht positief.
Lees meer over Relatieve beweging.
Hoe vindt u werk gedaan door wrijving zonder coëfficiënt?
De arbeid die wordt verricht door wrijving zonder coëfficiënt wordt verkregen door een experiment met een hellend vlak uit te voeren.
Laten we eerst een hellende helling opzetten en de hellingshoek aanpassen. Hoe groter de hellingshoek, hoe meer kracht het object op de helling naar beneden duwt. Wanneer we de uitgeoefende kracht vergroten dan de wrijvingskracht, kunnen we de maximale wrijvingskracht vinden en de verplaatsing van het object en de wrijvingskracht meten zonder de coëfficiënt ervan te kennen.
(credit: Shutterstock)
We kunnen een hellende helling maken door een reeks boeken en houten lagen te gebruiken. Vervolgens stellen we de hellingshoek in door een reeks boeken op elkaar te stapelen om de maximale hoogte te bereiken. Laten we de speelgoedauto schuin op de schuine helling zetten en een lichte duw geven. Tegen onze duwkracht in zorgt de wrijvingskracht van het opritoppervlak ervoor dat de auto niet van de oprit glijdt.
Maar als we de druk vergroten, slaagt de auto erin om de wrijvingskracht van de oprit te laten glijden. We kunnen de arbeid berekenen die wordt verricht door wrijving zonder coëfficiënt door de nettokrachten op de doos en de verplaatsing ervan te meten.
Lees meer over een Hellend vlak.
Lees ook:
- Hoe werkt koppel
- Hoe werkt reflectie?
- Hoe werkt een 3D-bril om dieptewaarneming in films te geven?
- Hoe microfoons werken
- Hoe werkt elektromagnetisme
- Hoe werkt een katrol eenvoudige machine
- Hoe werken samengestelde microscopen?
- Hoe maakt een vaste katrol het werk makkelijker?
- Hoe werkt een boorhamer
- Arbeid verricht door wrijving op een helling
Hallo, ik ben Manish Naik, heb mijn MSc Natuurkunde afgerond met als specialisatie Solid-State Electronics. Ik heb drie jaar ervaring met het schrijven van artikelen over natuurkunde. Schrijven, gericht op het verstrekken van nauwkeurige informatie aan alle lezers, van beginners tot experts.
In mijn vrije tijd breng ik mijn tijd graag door in de natuur of bezoek ik historische plaatsen.
Ik kijk ernaar uit om u te verbinden via LinkedIn –