¿Cómo afecta a la fricción equilibrio rotatorio
Puede usar la física para calcular la fricción afecta el equilibrio rotacional. Por ejemplo, digamos que un propietario de una ferretería viene a ti en busca de ayuda con un problema. Un empleado ha subido cerca de la parte superior de una escalera para colgar un cartel para la próxima venta de la empresa. El propietario no quiere que la escalera se deslice - pleitos, explica - por lo que se pregunta si la escalera se va a caer.
La situación aparece en la figura. Aquí está la pregunta: ¿La fuerza de fricción mantener la escalera se mueva si theta es de 45 grados y el coeficiente estático de fricción con el suelo es 0,7?
Hay que trabajar con las fuerzas netas para determinar el par total. Escribe lo que sabes (se puede suponer que el peso de la escalera se concentra en su centro y que se puede descuidar la fuerza de fricción de la escalera contra la pared porque la pared es muy suave):
FW = Fuerza ejercida por la pared de la escalera
Fdo = Peso de la recepcionista = 450 N
FL = Peso de la escalera = 200 N
FF = Fuerza de fricción que sostiene la escalera en lugar
Fnorte = Fuerza normal
Es necesario determinar la fuerza necesaria de fricción aquí, y desea que la escalera esté en equilibrio tanto lineal y rotacional. equilibrio lineal le indica que la fuerza ejercida por la pared de la escalera, FW, debe ser la misma que la fuerza de fricción en magnitud pero de sentido opuesto, porque esas son las dos únicas fuerzas horizontales. Por lo tanto, si se puede encontrar FW, usted sabe lo que la fuerza de fricción, FF, necesita ser.
Usted sabe que la escalera se encuentra en equilibrio de rotación, lo que significa que
(Par en la red está representada por la letra griega tau.) Encontrar FW, echar un vistazo a los pares de todo el fondo de la escala, el uso de ese punto como punto de pivote. Todos los pares alrededor del punto de giro tiene que sumar a cero. La dirección de todos los vectores de par está en el plano perpendicular al plano de la figura, por lo que considera sólo el componente de estos vectores en esa dirección (un componente positivo correspondería a una fuerza de rotación en sentido antihorario en la figura, y un componente negativo sería corresponden a una fuerza de rotación en sentido horario). Debido a que usted está tratando con los componentes del vector, que son números, no se escribe en negrita.
Aquí es cómo encontrar los tres pares de todo el fondo de la escala:
* Par debido a la fuerza de la pared contra la escalera. Aquí, r = 4,0 m es la longitud total de la escalera:
Tenga en cuenta que el par de torsión debido a la fuerza de la pared es negativo ya que tiende a producir un movimiento hacia la derecha.
Par debido al peso del empleado. En este caso, r es de 3,0 metros, la distancia desde la parte inferior de la escalera a la ubicación del empleado:
Par debido al peso de la escalera. Se puede suponer que el peso de la escalera se concentra en la mitad de la escalera, por lo r = 2,0 metros, la mitad de la longitud total de la escalera. Por lo tanto, el par debido al peso de la escalera es
Estos dos últimos pares son positivos porque las fuerzas generan una fuerza de giro hacia la izquierda, como muestra la figura.
Ahora, debido
se obtiene el siguiente resultado cuando se suman todos los pares de juntas:
La fuerza de la pared ejerce sobre la escalera es de 437 newtons, que es también igual a la fuerza de fricción de la parte inferior de la escalera en el suelo, porque FW y la fuerza de fricción son las dos únicas fuerzas horizontales en todo el sistema. Por lo tanto,
FF = 437 N
Usted sabe que la fuerza de fricción que necesita. Pero la cantidad de fricción es lo que realmente tiene? La ecuación básica para la fricción le dice que
dónde
es el coeficiente de fricción estática y Fnorte es la fuerza normal de la planta empujando hacia arriba en la escalera, que debe equilibrar todas las fuerzas que apuntan hacia abajo en este problema porque de equilibrio lineal. Esto significa que
Fnorte = Wdo + WL = 450 N + 200 N = 650 N
El tapar esto en la ecuación para FF real y utilizando el valor de
se obtiene la siguiente:
Usted necesita 437 newtons de fuerza, y que en realidad tiene 455 newtons. Buenas noticias - la escalera no va a deslizarse.