תרגיל פתור בפיסיקה – מכניקה: גוף נע על משטח אופקי עם חיכוך בהשפעת כוח אופקי – בגרות פיסיקה 3 יח' קיץ 2008
שאלה:
פתרון:
1. נשרטט את כל הכוחות הפועלים על הגוף:
 |
| דיאגרמת גוף חופשי |
2. כוח החיכוך (f) שמפעיל המשטח הוא מכפלת מקדם חיכוך (u=0.1) בכוח נורמלי (N=mg).
לכן הכוח הנורמלי: N=mg=4*10 = 40N
כוח החיכוך: f = u*N = 0.1*40 =4N
3. תאוצת הגוף וכיוונה
הגוף ינוע ימינה (כיוון חיובי ציר X) בכיוון הכוח F המושך אותו.
סכום הכוחות (FS) הפועלים על הגוף בכיוון חיובי ציר X:
FS = F – f = 30 – 4 = 26N
ע"פ החוק השני של ניוטון הכוח הפועל על גוף שווה למכפלת המסה שלו בתאוצה: FS = m *a
ולכן התאוצה a תהיה: a = FS/m = 26/4 = 6.5 m/s^2
4. ברגע שבו הכוח F יפסיק לפעול הגוף יהיה במהירות מסוימת שצבר עקב פעולת הכוח. אולם הגוף יאיט מהירותו עקב כוח החיכוך f. תאוטת הגוף תהיה הכוח f = 4N לחלק למסתו m = 4kg כלומר תאוטה של 1 m/s^2 (אחד מטר לחלק לשניה בריבוע)
