fizyka021

Szczególną uwagę należy poświęcić prawidłowej analizie sil tarcia posuwistego. Przy rozwiązywaniu zadań konieczne jest osobne traktowanie następujących przypadków:

a) Ciało jest w spoczynku, to znaczy v = 0 (rys. 5-5a). Wówczas:

Rys. 5-5

—    siła tarcia /, działająca na ciało jest skierowana przeciwnie niż siła wypadkowa F_w przyłożona do ciała,

—    siła tarcia /, równoważy przyłożoną siłę wypadkową F_w; suma obydwu tych sił równa się zeru (/, = F_w) i ciało się nie porusza,

—    wartość siły tarcia f, nic przekracza maksymalnej wartości pN, to znaczy |/,| < pN> gdzie p współczynnik tarcia powierzchni trących się, a N siła dociskająca.

Uwaga. Należy podkreślić, że gdy \f,\ = pN, to ciało nie musi pozostawać w spoczynku.

b) Ciało ślizga się, to znaczy MO (rys. 5-5b). Wówczas:

—    siła tarcia /, jest skierowana przeciwnie do kierunku względnej prędkości ruchu części trących się,

—    wartość siły tarcia \f,\ przyjmuje wartość maksymalną pN, to znaczy I ft\ = PN.

Przez nacisk N rozumiemy siłę, którą ciało jest przyciskane prostopadle do powierzchni, po której się porusza. W zadaniach zakładamy, żc współczynnik tarcia nie zależy od siły nacisku. Zależy on od rodzaju i stanu powierzchni trących się. Ponadto w zadaniach przyjmujemy, żc współczynnik tarcia nie zależy od prędkości poruszania się jednego ciała po drugim. Maksymalna siła tarcia pN jest wprost proporcjonalna do siły nacisku /V, bowiem zakładamy, że współczynnik tarcia nie zależy od wielkości siły nacisku N.

Trzecią zasadę dynamiki stosuje się także do sił tarcia. Dla ilustracji rozważmy układ: człowiek-skrzynia-ziemia, przedstawiony na rys.

5-6. Zgodnie z trzecią zasadą dynamiki f_B = f'_c i f_A = f_c. Na skrzynię działa człowiek siłą F„, przy czym, jak zaznaczono na rysunku, siła F_B spełnia warunek: F„ >/„, a więc człowiek rusza skrzynię z miejsca: siła tarcia f_B jest siłą maksymalną, f_B = gN_B. Jednocześnie na człowieka działa siła F_a = f_A, lecz człowiek spoczywa, gdyż f_A < p'N_A. Współczynniki tarcia yi i /t' odnoszą się odpowiednio do skrzyni i człowieka.

K>s. 5-(i

Jeżeli potraktujemy ziemię, człowieka i skrzynię jako jeden układ ciał, to wszystkie zaznaczone na rysunku siły będą siłami wewnętrznymi. Jeżeli jednak przyjmiemy, żc tylko człowiek i skrzynia stanowią układ ciał. a ziemia do tego układu nic należy, to siły: mg, N_A, f_A, Mg, N„, f_H będą siłami zewnętrznymi, gdyż działają na układ z zewnątrz, od strony ziemi, która do przyjętego przez nas układu nic należy. Natomiast siły F_A i F_B będą siłami wewnętrznymi, gdyż działają między ciałami tworzącymi układ.

ZADANIA

5-1. Lampa o ciężarze mg wisi na sznurze przytwierdzonym do sufitu. Korzystając z I i Ul zasady dynamiki zbadaj i narysuj wszystkie siły występujące w układzie: lampa-sznur-sufit.

5-2. Człowiek stoi na wadze sprężynowej (dynamometrze), która wskazuje jego ciężar Q. Nad wagą jest zawieszony na dynamometrze ciężar P.

1)    Jakie siły będą wskazywać obydwa dynamometry, jeżeli człowiek zacznie pchać do góry rękami ciężar P siłą 77

2)    Jaką siłę musi człowiek przyłożyć do ciężaru P, aby górny dynamo-rnctr nic nie wskazywał?

47