Setiap pelajar tahu bahawa apabila terdapat sentuhan antara dua permukaan pepejal, apa yang dipanggil daya geseran timbul. Mari kita pertimbangkan dalam artikel ini apa itu, memfokuskan pada titik aplikasi daya geseran.
Apakah jenis daya geseran yang ada?
Sebelum mempertimbangkan titik penggunaan daya geseran, adalah perlu untuk mengingati secara ringkas jenis geseran yang wujud dalam alam semula jadi dan teknologi.
Mari kita mula mempertimbangkan geseran statik. Jenis ini mencirikan keadaan jasad pepejal yang diam pada beberapa permukaan. Geseran rehat menghalang sebarang anjakan badan daripada keadaan rehatnya. Sebagai contoh, disebabkan oleh tindakan kuasa ini, sukar untuk kita menggerakkan kabinet berdiri di atas lantai.
Geseran gelongsor ialah satu lagi jenis geseran. Ia menampakkan dirinya dalam kes sentuhan antara dua permukaan yang menggelongsor antara satu sama lain. Geseran gelongsor menentang gerakan (arah daya geseran adalah bertentangan dengan halaju badan). Contoh menarik aksinya ialah pemain ski atau pemain skate meluncur di atas ais di atas salji.
Akhir sekali, jenis geseran ketiga sedang bergolek. Ia sentiasa wujud apabila satu badan bergolek di permukaan badan yang lain. Contohnya, gelek roda atau galas ialah contoh utama yang geseran bergolek adalah penting.
Dua jenis pertama yang diterangkan timbul akibat kekasaran pada permukaan gosokan. Jenis ketiga timbul akibat histerisis ubah bentuk badan bergolek.
Titik penggunaan gelongsor dan daya geseran rehat
Dikatakan di atas bahawa geseran statik menghalang daya bertindak luaran, yang cenderung untuk menggerakkan objek di sepanjang permukaan sentuhan. Ini bermakna arah daya geseran adalah bertentangan dengan arah daya luar yang selari dengan permukaan. Titik penggunaan daya geseran yang dipertimbangkan adalah dalam kawasan sentuhan antara dua permukaan.
Adalah penting untuk memahami bahawa daya geseran statik bukanlah nilai tetap. Ia mempunyai nilai maksimum, yang dikira menggunakan formula berikut:
Ft=µtN.
Namun, nilai maksimum ini hanya muncul apabila badan memulakan pergerakannya. Dalam mana-mana kes lain, daya geseran statik adalah betul-betul sama dalam nilai mutlak dengan permukaan selari daya luaran.
Bagi titik penggunaan daya geseran gelongsor, ia tidak berbeza dengan geseran statik. Bercakap tentang perbezaan antara geseran statik dan gelongsor, kepentingan mutlak daya ini harus diperhatikan. Oleh itu, daya geseran gelongsor untuk sepasang bahan tertentu ialah nilai tetap. Selain itu, ia sentiasa kurang daripada daya maksimum geseran statik.
Seperti yang anda lihat, titik penggunaan daya geseran tidak bertepatan dengan pusat graviti badan. Ini bermakna bahawa daya yang sedang dipertimbangkan mencipta momen yang cenderung untuk menterbalikkan badan gelongsor ke hadapan. Yang terakhir boleh diperhatikan apabila penunggang basikal brek kuat dengan roda hadapan.
Geseran bergolek dan titik aplikasinya
Memandangkan punca fizikal geseran bergolek adalah berbeza daripada jenis geseran yang dibincangkan di atas, titik aplikasi daya geseran bergolek mempunyai watak yang sedikit berbeza.
Anggap bahawa roda kereta berada di atas turapan. Jelas kelihatan bahawa roda ini cacat. Luas sentuhannya dengan asf alt adalah sama dengan 2dl, dengan l ialah lebar roda, 2d ialah panjang sentuhan sisi roda dan asf alt. Daya geseran bergolek, dalam intipati fizikalnya, menunjukkan dirinya dalam bentuk momen tindak balas sokongan yang diarahkan terhadap putaran roda. Detik ini dikira seperti berikut:
M=Nd
Jika kita membahagikannya dan mendarabnya dengan jejari roda R, maka kita dapat:
M=Nd/RR=FtR di mana Ft=Nd/R
Oleh itu, daya geseran bergolek Ft sebenarnya adalah tindak balas sokongan, mewujudkan momen daya yang cenderung untuk memperlahankan putaran roda.
Titik penggunaan daya ini diarahkan secara menegak ke atas berbanding dengan permukaan satah dan dianjak ke kanan dari pusat jisim dengan d (dengan mengandaikan bahawa roda bergerak dari kiri ke kanan).
Contoh penyelesaian masalah
Tindakansebarang jenis daya geseran cenderung untuk memperlahankan pergerakan mekanikal jasad, sambil menukar tenaga kinetiknya kepada haba. Mari selesaikan masalah berikut:
bar slaid pada permukaan condong. Adalah perlu untuk mengira pecutan pergerakannya jika diketahui bahawa pekali untuk gelongsor ialah 0.35, dan sudut kecondongan permukaan ialah 35o.
Mari kita pertimbangkan daya yang bertindak pada palang. Pertama, komponen graviti diarahkan ke bawah di sepanjang permukaan gelongsor. Ia sama dengan:
F=mgsin(α)
Kedua, daya geseran malar bertindak ke atas di sepanjang satah, yang diarahkan terhadap vektor pecutan badan. Ia boleh ditentukan dengan formula:
Ft=µtN=µtmgcos (α)
Maka hukum Newton untuk bar yang bergerak dengan pecutan a akan berbentuk:
ma=mgsin(α) - µtmgcos(α)=>
a=gsin(α) - µtgcos(α)
Menggantikan data kepada kesaksamaan, kita dapati bahawa a=2.81 m/s2. Ambil perhatian bahawa pecutan yang ditemui tidak bergantung pada jisim bar.
