Vrste mehanskih sil fb
 

Sila trenja in lepenja




Friderika Lavrič, avtor/ica gradiva, nudi inštrukcije fizike v naslednjih krajih: Ljubljana.

Skype Učitelj/ica omogoča inštrukcije tudi prek Skypa.


Zaboj leži na ravni podlagi. Upremo se ob zaboj, da bi ga premaknili. Večamo silo, dokler se ne premakve. S silo naših rok smo pred začetkom gibanja zaboja premagali najprej silo lepenja (slika 1, levo).


Slika 1: sila lepenja (levo) in trenja (desno).



Ko se zaboj že začne gibati, lahko silo naših rok nekoliko zmanjšamo (slika 1, desno). Potiskamo ga tako, da se giblje enakomerno. V skladi z zakonom vztrajnosti bo takrat vsota vseh sil, ki bo delovala na njega enaka nič.


Sklepamo: ker se telo giblje enakomerno, je vsota sil na telo enaka nič. Zato mora poleg naše vlečne sile, na vleko delovati še ena nasprotna sila. Imenuje se sila trenja . Ta deluje v nasprotno smer od gibanja telesa.


Sila lepenja je sila, ki želi preprečiti gibanje telesa. Sila trenja pa je sila, ki ovira gibanje gibajočega telesa.



Obe sili bomo bomo spoznali v naslednjem poglavju.


Sila lepenja



Telo mase m miruje na ravni podlagi. Na podlago deluje s silo teže, ki ima prijemališče v središču (težišču) telesa in je usmerjena navpično navzdol:




V skladu s 3. Newtonovim zakonom deluje na njega enako velika sila podlage, usmerjena navzgor in pravokotno na podlago. Ker se imenuje pravokotnica tudi normala, jo označimo kot normalna sila. Prijemališče ima na stiku med telesom in podlago.




Površina med telesom in podlago je hrapava (glej sliko 2):


Slika 2: telo na hrapavi podlagi.



Najprej ga poskusimo premakniti z majhno silo (slika 3, levo). Telo se ne premakne; zgleda, kot da je zaradi hrapavosti površine zalepljeno na podlago. Zato pravimo tej sili tudi lepenje.


Naši majhni sili nasprotuje enako velika sila, ki ji pravimo sila lepenja . Usmerjena je v nasprotno smer od sile vleke. Njeno prijemališče je na stični ploskvi med telesom in podlago. Vsota vlečne sile in sile lepenja je nič in telo miruje.




Slika 3: sila lepenja se upira potisku.



Postopno povečujemo vlečno silo. V skladu vzajemnim delovanjem sil se povečuje tudi sila lepenja. Nenadoma se telo premakne in se začne gibati. Tik pred začetkom gibanja sta vlečna sila in sila lepenja največji (slika 3, desno).


Sila lepenja se torej z večanjem vlečne sile veča od nič do neke maksimalne vrednosti. Kako pa bi izračunali maksimalno silo lepenja?


S poskusi ugotovimo, da je sila lepenja:

  • neodvisna od velikosti stične površine;

  • sorazmerna sili podlage. Faktor sorazmernosti zavisi od vrste in hrapavosti stične površine in ga imenujemo koeficient lepenja.


Izračunamo silo lepenja:



Če se telo nahaja na ravni podlagi, je maksimalna sila lepenja odvisna od in od sile, s katero deluje podlaga na telo:




Za telo na vodoravni podlagi velja:




Koeficient lepenja je odvisen od hrapavosti stične ploskve med telesom in podlago.



Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »


Sila trenja



Ko premagamo silo lepenja in se telo začne gibati, začne na telo (polega vlečne sile) namesto sile lepenja sila delovati sila trenja . Trenje ovira gibanje telesa.


Po tem, ko smo premagali silo lepenja, na telo delujemo s silo vleke. Telo želimo vleči enakomerno in premočrtno, kar se zgodi takrat, ko bo sila vleke ravno nasprotno enaka sili trenja. Ugotovimo, da moramo zato silo vleke zmanjšati, tako da je nekoliko manjša od sile, ki je bila potrebna, da premagamo silo lepenja (slika 4, levo). Iz tega sklepamo, da je sila trenja malo manjša od sile lepenja.


Slika 4: sila trenja



Ker se telo giblje enakomerno in premočrtno, je v skladu z zakonom vztrajnosti vsota vseh sil, ki delujejo na njega nič. Obstajata sila vleke in sila trenja:




Če bomo povečali vlečno silo, bo kljub temu sila trenja ostala enaka. Njuna razlika ne bo več nič in telo se bo v skladu z zakonom dinamike gibalo enakomerno pospešeno:



Če bo vlečna sila padla pod silo trenja, se bo telo ustavilo.


Silo trenja izračunamo enako, kot silo lepenja. Namesto koeficienta lepenja vzamemo le koeficient trenja :




oziroma:




Med gibanjem telesa moramo premagovati silo trenja. Izračunamo jo kot produkt koeficienta trenja in normalne sile:




Za telo na vodoravni podlagi velja:




Primer

Primer je brezplačno dostopen prijavljenim uporabnikom.
 
 
Prijavi se za brezplačen dostop do primera »



glavni avtor in urednik gradiva: Satcitananda podjetje za proizvodnjo, trgovino in izobraževanje d.o.o., Ljubljana