บทที่ 3 · แรงและกฎการเคลื่อนที่
Problem 3.46
หัวข้อ: แรงเสียดทาน (Forces of Friction)
ออกแรง 4.2 N ขนานกับพื้นราบดึงวัตถุมวล 1.0 kg ทำให้วัตถุเริ่มเคลื่อนที่จาก หยุดนิ่งไปบนพื้นราบ เมื่อลดแรงลงมาเหลือ 3.8 N ส่งผลให้วัตถุดังกล่าวเคลื่อนที่ ด้วยความเร็วคงที่ ถ้าวัตถุดังกล่าวมีมวลเพิ่มขึ้นเป็น 5.0 kg จะต้องออกแรงดึงวัตถุ ขนานกับพื้นราบขนาดเท่าใด วัตถุจึงจะมีความเร่งขนาด 2.0 m/s²?
คำตอบ
\(F = 29 N \;\blacksquare\)
\(F = 29 N \;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ
พิจารณา F.B.D. ของมวล m
y
\(\frac{mg}{F}x\)
\(f = \mu n\)
n
จาก \(ΣF_{y}= ma_{y}\) จาก \(ΣF_{x}= ma_{x}\)
\(n - mg = m(0)F - \mu n = ma\)
\(n = mg F - \mu mg = ma\)
พิจารณาขณะออกแรง \(3.8 N\) ทำให้มวล \(1.0 kg\) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่
จาก \(F - μmg = ma\)
จะได้ \(3.8 - μ(1.0)(9.8) = (1.0)(0) \to \therefore \mu =\frac{3.8}{9.8}\)
พิจารณาขณะออกแรง F ทำให้มวล \(5.0 kg\) มีความเร่งขนาด \(2.0 m/s^{2}\)
จาก \(F - μmg = ma\)
จะได้ \(F - (\frac{3.8}{9.8})(5.0)(9.8) = (5.0)(2.0)\)
\(F = 29 N \;\blacksquare\)