[مقالات فیزیک]-[آموزش فیزیک]-[دانلود کتاب های فیزیک]-[دانلود نرم افزارهای فیزیک]-[المپیاد فیزیک]

نیروی اصطکاک ایستایی
برخلاف تصوّر اوّلیه نیروی اصطکاک حتی موقعی که جسمی ساکن است می‌تواند وجود داشته باشد. در مثال زیر باربری را ملاحظه کنید که آماده می‌شود تا جعبه را روی سطح زمین به سمت جلو بکشد.

الف) جعبه روی سطح افقی قرار دارد ولی باربر آن را نمی کشد. در این حالت فقط نیروی وزن و نیروی عمودی تکیه گاه به جعبه وارد می‌شود که به علت سکون جعبه نیروی برآیند صفر می‌باشد و خبری از نیروی اصطکاک نیست.

ب) باربر به کمک طناب شروع به کشیدن جعبه می‌کند اما نیروی وارده کم بوده و در نتیجه جعبه حرکتی نمی کند. حال اگر باز قانون اوّل نیوتن را برای جعبه پیاده کنیم کماکان دو نیروی وزن و نیروی عمودی تکیه گاه همدیگر را خنثی کرده و لیکن در این حالت حتماً بایستی نیرویی به موازات سطح ولی در خلاف جهت وجود داشته باشد که نیروی جلو برنده باربر را خنثی کند، این نیرو همان نیروی اصطکاک ایستایی است. اما این بار دیگر صفر نیست.

ج) باربر برای حرکت جعبه (نیرو) تلاش خود را زیاد و زیادتر می‌کند ولی جعبه شروع به حرکت نکرده، پس در نتیجه اصطکاک ایستایی پابه پای نیروی جلوبرنده زیاد و زیادتر می‌شود. می‌بینیم که این خاصیت نیروی اصطکاک ایستایی دقیقا مشابه نیروی عمودی تکیه گاه می‌باشد که رابطه مشخصی ندارد.

د) و بالاخره باربر آنقدر نیروی خود را زیاد می‌کند که اصطلاحاً جعبه در آستانه حرکت قرار می‌گیرد به صورتی که با یک تکان (نیروی) بسیار جزئی جعبه شروع به حرکت می‌کند به این نیروی اصطکاک بیشینه یا fsmax می‌گویند.

نکته: از آنجایی که تا قبل از آستانه حرکت نیرو همواره در حال تغییر است رابطه‌ای برای محاسبه fsmax وجود ندارد و روش یافتن fs استفاده از قانون اوّل نیوتن است. اما آزمایشها نشان می‌دهد که جسم در آستانه حرکت نیروی اصطکاکی متناسب با مقدار نیروی عمودی تکیه گاه از خود بروز می‌دهد که مقدار آن از رابطه زیر به دست می‌آید.

در این رابطه ضریب اصطکاک ایستایی نام دارد که بسته به جنس سطح تماس دو جسم مقدار آن برای هر سطحی پس از محاسبه به عنوان یک مقدار ثابت در نظر گرفته می‌شود با این حساب می‌توانیم بگوییم مقدار نیروی اصطکاک تا قبل از شروع حرکت بسته به نیروی وارده می‌تواند مقادیر زیر را به خود بگیرد.

در تصویر زیر اثر فشار بر سطح در مقدار نیروی اصطکاک به نمایش در آمده است.

همانطور که ملاحظه می‌کنید با افزایش فشار نقاط تماسی بین دو جسم افزایش یافته و در نتیجه نیروی مقاومت زیاد میشود.

نوشته شده توسط س.ب در ساعت 15:15 | لینک  |