infist

บทที่ 3 · แรงและกฎการเคลื่อนที่

Problem 3.48

หัวข้อ: แรงเสียดทาน (Forces of Friction)

วัตถุวางบนพื้นซึ่งเอียงทำมุม θ กับแนวระดับ ถ้าออกแรง F ดึงวัตถุขึ้นในแนวขนาน กับพื้นเอียง จะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ขึ้นตามพื้นเอียงด้วยความเร็วคงที่ แต่ถ้าออกแรง P (P < F) ดึงวัตถุขึ้นในแนวขนานกับพื้นเอียง จะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ลงตามพื้นเอียงด้วย ความเร็วคงที่ สัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ระหว่างพื้นเอียงกับวัตถุเป็นเท่าใด?
รูปประกอบโจทย์ 3.48
รูปประกอบโจทย์ 3.48
คำตอบ
\(\mu =\frac{(F - P)\sin \theta}{(F + P)\cos \theta}\;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ

พิจารณา F.B.D. ของวัตถุในกรณีที่มีแรง F มากระทำ

x

F

y

\(f = \mu n\)

\(_{\theta}\)

\(mgcos\theta\)

mgn

\(mgsin\theta\)

\(_{\theta}\)

จาก \(ΣF_{y}= ma_{y}\)

\(n - mgcos\theta = m(0)\)

\(n = mgcos\theta\)

จาก \(ΣF_{x}= ma_{x}\)

\(F - mgsin\theta - \mu n = m(0)\)

\(F = mgsin\theta + \mu n\)

\(F = mgsin\theta + \mu mgcos\theta\)

\(F = mg(\sin \theta + \mu \cos \theta )\cdots \cdots (1)\)

พิจารณา F.B.D. ของวัตถุในกรณีที่มีแรง P มากระทำ

x

P

y

\(f = \mu n\)

\(_{\theta}\)

\(mgcos\theta\)

mgn

\(mgsin\theta\)

\(_{\theta}\)

จาก \(ΣF_{y}= ma_{y}\)

\(n - mgcos\theta = m(0)\)

\(n = mgcos\theta\)

จาก \(ΣF_{x}= ma_{x}\)

\(P - mgsin\theta + \mu n = m(0)\)

\(P = mgsin\theta - \mu n\)

\(P = mgsin\theta - \mu mgcos\theta\)

\(P = mg(\sin \theta - \mu \cos \theta )\cdots \cdots (2)\)

\((1)/(2) ;=\frac{F}{P}\frac{mg(\sin \theta  + \mu \cos \theta )}{mg(\sin \theta  - \mu \cos \theta )}\)

\(Fsin\theta - F\mu \cos \theta = Psin\theta + P\mu \cos \theta\)

\((F + P)\mu \cos \theta = (F - P)\sin \theta\)

\(\mu =\frac{(F - P)\sin \theta}{(F + P)\cos \theta}\;\blacksquare\)

โจทย์อื่นในหัวข้อ แรงเสียดทาน (Forces of Friction)
3.40 3.41 3.42 3.43 3.44 3.45 3.46 3.47 3.49 3.50 3.51 3.52