Como a fricção afecta o equilíbrio rotacional
Você pode usar a física para calcular como o atrito afeta equilíbrio rotacional. Por exemplo, digamos que um dono de loja de hardware vem a você para ajudar com um problema. Um funcionário subiu perto do topo de uma escada para pendurar um sinal para futura venda da empresa. O proprietário não quer a escada para escorregar - ações judiciais, ele explica - então ele pergunta se a escada vai cair.
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Video: Dinâmica - Torque Exercício 14
A situação parece na figura. Aqui está a pergunta: Será que a força de atrito manter a escada de se mover se theta é de 45 graus e o coeficiente de atrito estático com o piso é 0,7?
Você tem que trabalhar com as forças líquidas para determinar o torque total. Anote o que você sabe (você pode assumir que o peso da escada está concentrada em seu meio e que você pode negligenciar a força de atrito da escada contra a parede porque a parede é muito bom):
FW = Força exercida pela parede sobre a escada
FC = Peso do caixeiro = 450 N
Feu = Peso da escada = 200 N
FF = Força de atrito que prende a escada no lugar
FN = Força normal
Você precisa determinar a força necessária de atrito aqui, e você quer a escada para estar em ambos equilíbrio linear e rotacional. equilíbrio linear diz que a força exercida pela parede na escada, FW, deve ser o mesmo que a força de atrito em magnitude, mas oposta na direcção, porque estas são as únicas duas forças horizontais. Portanto, se você pode encontrar FW, você sabe o que a força de atrito, FF, precisa ser.
Você sabe que a escada está em equilíbrio rotacional, o que significa que
(Torque de onde rede é representada pela letra grega tau.) Encontrar FW, dê uma olhada nas torques em torno da parte inferior da escada, usando esse ponto como ponto de pivô. Todos os torques em torno do ponto pivot tem que adicionar até zero. A direcção de todos os vectores de torque é no plano perpendicular ao plano da figura, assim considerar apenas o componente destes vectores em que direcção (a componente positiva corresponderia a uma força de rotação para a esquerda na figura, e um componente negativa faria corresponde a uma força de rotação dos ponteiros do relógio). Porque você está lidando com os componentes do vetor, que são números, você não escrevê-los em negrito.
Veja como encontrar os três torques em torno do fundo da escada:
Video: Aula 29 - O equilíbrio estático e o equilíbrio dinâmico - #Canal da Física
* Torque, devido à força a partir da parede contra a escada. Aqui, r = 4,0 m é o comprimento total da escada:
Note-se que o binário devido à força a partir da parede é negativo, porque tende a produzir um movimento dos ponteiros do relógio.
Torque devido ao peso do funcionário. Nesse caso, r é de 3,0 metros, a distância entre a parte inferior da escada para a localização do funcionário:
Torque devido ao peso da escada. Você pode assumir que o peso da escada está concentrada no meio da escada, então r = 2,0 metros, a metade do comprimento total da escada. Portanto, o torque devido ao peso da escada é
Estes dois últimos torques são positivas porque as forças de gerar um sentido anti-horário força de rotação, como a figura mostra.
Agora, por causa
você obter o seguinte resultado quando você adicionar todos os torques em conjunto:
Video: Me Salva! EST05 - Associação de Polias (multiplicador de forças)
A força a parede exerce sobre a escada é 437 Newtons, o que também é igual à força de atrito da parte inferior da escada no chão, porque FW e a força de atrito são as duas únicas forças horizontais em todo o sistema. Assim sendo,
FF = 437 N
Você sabe que a força de atrito que você precisa. Mas como muito atrito você realmente tem? A equação básica para o atrito diz que
Onde
representa o coeficiente de atrito estático e FN é a força normal do chão empurrando para cima na escada, que deve equilibrar todas as forças apontando para baixo neste problema por causa do equilíbrio linear. Isso significa que
FN = WC + Weu = 450 N + 200 N = 650 N
Ligar o na equação para FF real e usando o valor de
você recebe a seguinte:
Você precisa de 437 newtons de força, e você realmente tem 455 newtons. Boa notícia - a escada não vai escorregar.