20. Súrlódás

1. Csúszási súrlódás

Definíció: Mozgó testre ható fékezőerő, iránya mindig a sebességgel ellentétes.

A csúszási súrlódási erő:

ahol μ (mű) csúszási súrlódási együttható (dimenzió nélküli), Fny a nyomóerő.

- Függ az anyagi minőségtől (pl. fa–fa, gumi–aszfalt).

- Nem függ az érintkező felület nagyságától.

-  Arányos a nyomóerővel.

2. Tapadási súrlódás

 Definíció: Nyugalomban lévő testet tart helyben, ellenerőként lép fel.

Képlet:

ahol μ0  (mű null) a tapadási súrlódási együttható.

• Jellemző:

  • Mindig pontosan kiegyenlíti a rá ható erőt, amíg a test meg nem mozdul.

  • A maximum értéke nagyobb, mint a csúszási súrlódás.

3. Gördülési ellenállás

• Jellemző: Sokkal kisebb, mint a csúszási súrlódás.

• Csökkentés: golyóscsapágyak, nagyobb keréksugár.

Súrlódás témájú kérdések

https://kemfiz.hu/fizika_kozep_dinamika.html
(9, 26, 28, 33, 34, 44, 45, 51, 56,  60,  79,  100, 109)

9. Egy téglatestet vízszintes erővel húzunk vízszintes felületen, de a test nem mozdul meg. Mekkora a tapadási súrlódási erő?

Válasz: B) Ugyanakkora, mint az F húzóerő.

Indoklás: Ha a test nem mozdul meg, akkor egyensúlyban van, azaz az erők eredője nulla. A húzóerőt a tapadási súrlódási erő pontosan kiegyenlíti, ellenkező irányban. A test mindaddig nyugalomban marad, amíg a húzóerő nem haladja meg a maximális tapadási súrlódási erőt.

(A felhasznált képek  forrása: OH-FIZ910TB_I__teljesPDF (www.tankonyvkatalogus.hu) 69-71. old.)

28. Vízszintes talajon, egy kisméretű testet a talajjal párhuzamos erővel egyenletesen tolunk, illetve húzunk. (μ ≠ 0)

 C) A két erő egyenlő.

Mivel a test egyenletesen mozog, a rá ható erők egyensúlyban vannak. A szükséges erő tehát pontosan akkora, mint a csúszási súrlódási erő:

(A felhasznált képek forrása: OH-FIZ910TB_I__teljesPDF (www.tankonyvkatalogus.hu) 69-71. old.)

Ez az érték mindkét esetben ugyanakkora, mert a nyomóerő csak a test súlyából származik, és nincs más függőleges irányú erő. Ezért a toláshoz és húzáshoz is ugyanakkora erő szükséges.

33. Miért melegszik fel az űrhajó a légkörbe lépéskor?

C) Mert a nagy sebesség miatt a levegő súrlódása felhevíti a tárgyakat.
➡️ A levegővel való súrlódás hőtermelő hatása szerepel.

34. Luke Skywalker megmenekülése a csőben
(Luke Skywalker a Birodalom visszavág végén a Felhővárosban egy függőlegesen induló, íves menekülőcsőbe zuhanva menekült meg. Ez a cső egy negyed körív alakú, lefelé vezető szerkezet volt, amely fokozatosan lassította a zuhanását, így nem zúzta halálra magát, hanem épségben megállt.) 

B) A súrlódási erő fokozatosan fékezné le a testet, amennyiben a cső íve illetve a súrlódási együttható megfelelő. 

➡️ A súrlódás fékező szerepe jelenik meg.

44. Mi gyorsítja a kiskocsit?

B) A kiskocsit a súrlódási erő gyorsítja. 

➡️ A testek közötti súrlódás hatása a mozgásra.

Ha a test nem csúszik el a kiskocsihoz képest, akkor a test és a kiskocsi együtt mozognak, és a test által a kiskocsira kifejtett súrlódási erő gyorsítja a kiskocsit. Ez az erő a test és a kiskocsi érintkező felületén lép fel, és a kiskocsi mozgásának irányába mutat.

45. Két láda húzása különböző módon 

Két 100 kg-os ládát vízszintes talajon egy kötéllel húzunk egyenletesen, kétféle módon:

A) az egyik ládát húzzuk, a másik hozzá van kötve; 

B) a másik láda van az első tetején. A súrlódás minden érintkezésnél számottevő. 

Kérdés: Melyik esetben kell kisebb húzóerő az egyenletes mozgáshoz?

Rövid válasz: B) – mert csak az alsó láda súrlódik a talajjal. 

A feladat szövegében szerepel, hogy a súrlódási együttható számottevő, tehát a súrlódás befolyásolja a szükséges húzóerőt!

51. Forgó korongon elhelyezett testek

Két egyforma test forog egy korongon, egyik közelebb, másik távolabb a tengelytől. Melyikre hat nagyobb súrlódási erő? 

A) Arra, amelyik a forgástengelytől távolabb van. 

➡️ A centripetális mozgáshoz szükséges súrlódási erő függ a sugártól.
Minél kisebb a körpálya sugara, annál nagyobb erő kell ahhoz, hogy a test ne repüljön ki a kanyarban. Ez az erő a tapadási súrlódás. Tehát kisebb sugár → nagyobb szükséges súrlódási erő. Ezért éles kanyarban könnyebb megcsúszni. 

56. 

Egy lejtőn álló hasábra oldalirányú F erőt fejtünk ki, de nem mozdul el. Melyik ábra mutatja helyesen a tapadási súrlódási erő irányát, amíg az F hat?

A) A tapadási súrlódási erő a lejtőn felfelé irányul, mert az F erő a testet lefelé mozdítaná a lejtőn, ezt akadályozza meg a súrlódás.

60. Egy mágnes lebeg mozdulatlanul egy szupravezető fölött. Miért nem lehet a nehézségi és mágneses erő egymás ellenerője? 

Válasz: C) Mert a két erő ugyanarra a testre hat.

Indoklás röviden: Az ellenerők mindig két különböző test között hatnak (pl. a mágnes nyomja a szupravezetőt, a szupravezető visszanyomja a mágnest). A nehézségi erő és a mágneses erő viszont mindkettő a mágnesre hat, tehát nem lehetnek egymás ellenerői, csak kiegyenlítő erők. 

79. Három kismágnest helyezünk egy függőleges, súrlódásmentes üveghengerbe úgy, hogy a szomszédosak taszítsák egymást. Mindegyik tömege 5 dkg. Határozd meg, mekkora erővel nyomja az alsó mágnes a henger alját. 

A henger alja az egész rendszer súlyát tartja meg. A mágneses taszítóerők belső erők, nem változtatják a külső támaszerőt.

össztömeg:

mo¨ssz=3⋅0.05 kg=0.15 kg

Összsúly: 

Az alsó mágnesre ható talajerő (nyomóerő) egyenlő a három mágnes teljes súlyával, tehát G≈1,5 N.

109. Két test mozgása különböző súrlódási együtthatóval rendelkező asztalokon 

Két azonos testet indítunk v sebeséggel két asztalon:

• Első asztal: μ = 0,2

• Második asztal: μ = 0,4

 Melyiken áll meg hamarabb?

(B)

Azért áll meg hamarabb a test a második asztalon, mert ott a csúszási súrlódási együttható nagyobb:

Mivel a test már csúszik, csak a csúszási súrlódás számít, nem a tapadási. A fékezőerő arányos a csúszási együtthatóval:

Fsurlodas=μ⋅m⋅g

Nagyobb μ → nagyobb fékezőerő → gyorsabb lassulás → rövidebb megállási idő. Ezért a test a második asztalon áll meg hamarabb.

Vissza