A aceleração da superfície sem atrito representa como o corpo se move na superfície sem atrito com velocidade constante.
Quando a superfície está sem atrito, nenhuma força resultante no movimento interrompe seu movimento. Conseqüentemente, o corpo continua a viajar com a mesma velocidade. Essa é a razão pela qual interpretamos “sem atrito” como “movendo-se sem parar”. O evento de nenhuma aceleração é chamado de 'aceleração de superfície sem atrito'.
Quando dois corpos aceleram para deslizar um com o outro, eles experimentam as forças opostas em seus pontos de contato de superfícies que os desaceleram. Uma das forças opostas é um força normal que atua perpendicularmente à superfície, e o outro é um força de fricção que atua tangente à superfície. Essas forças opostas fornecem energia às partículas internas do corpo que alteram suas distâncias interatômicas, levando à desaceleração do movimento do corpo.
Os corpos com superfícies sem atrito não se deformam, pois sua distância interatômica permanece a mesma durante o movimento. Em tal superfície sem atrito, a força normal atuando para cima passa pelo centro. Consequentemente, a experiência do corpo em movimento zero torção ou zero forças sobre seu centro. É por isso que as forças resultantes não podem desacelerar ou acelerar o corpo, e o movimento de rotação e translação do corpo não pode ser alterado.
Daqui em diante, se o corpo se move em uma superfície de atrito, ele se moverá para sempre sem aceleração ou mudança em seu movimento.
Superfície sem atrito vs. superfície áspera (crédito: Shutterstock)
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O que é aceleração em uma superfície sem atrito?
A aceleração em uma superfície sem atrito é o movimento perpétuo do corpo na ausência de força de reação.
A aceleração em qualquer superfície é a medida da força exercida pela superfície. A força de atrito, que deveria parar o movimento, é eliminada na superfície sem atrito. Uma vez que as forças efetivas atuam no corpo tornam-se zero, a aceleração em superfícies sem atrito também é zero.
Aceleração em diferentes superfícies
As Primeira lei do movimento de Newton estados - a força muscular aplicada faz com que o corpo se mova na direção da força com igual velocidade. Como Segunda lei do movimento de Newton estados – o corpo é acelerado, equivalente ao aplicado muscular força.
F = ma …………… (*)
Ao contrário da primeira lei, a segunda lei também explica a situação em que a força resultante em um objeto não é zero. Isso significa que as várias forças produzem diferentes acelerações de um objeto.
As Terceira lei do movimento de Newtown estados - há uma força de reação para a força aplicada exercida pela superfície do outro corpo quando ocorre o atrito entre duas superfícies.
"O Força de fricção é diretamente proporcional à força normal. “
Fdinheiro = µFN
Considerando que, μ é coeficiente de fricção.
Quando tornamos a superfície lisa de diferentes maneiras, reduzimos o coeficiente de atrito µ da superfície que depende da rugosidade da superfície. Em tal superfície sem atrito, apenas a força normal atua no corpo, mas ao longo de seu movimento quando o corpo começa a deslizar. Nenhuma força de reação pode resistir ao movimento do corpo. É por isso que o corpo se move na direção horizontal ou ao longo do caminho da força aplicada com velocidade constante em superfícies sem atrito.
Conforme Lei do movimento de Newton, o corpo se moverá com movimento constante permanentemente, exceto se empregarmos qualquer pequena quantidade de força nele. Normalmente, a força de atrito se opõe ao movimento constante. Mas em um superfície sem atrito, no entanto, não há força para resistir ao movimento. Esse é o corpo vai viajar sem parar.
Leia mais sobre Leis do Movimento de Newton.
Como uma superfície sem atrito afeta a aceleração?
A superfície de atrito afeta a aceleração do corpo, eliminando a força de atrito que se opõe ao movimento.
Quando o corpo desliza sobre uma superfície áspera, ele desacelerou rapidamente para descansar devido à força de fricção. Mas se deixarmos a superfície mais lisa para eliminar a força de atrito, o corpo desliza mais longe. É assim que a superfície de atrito afeta a aceleração do corpo para deslizar em um caminho reto indefinidamente.
Suponha que aplicamos força de empurrão em um bloco que está apoiado sobre uma mesa. Primeiro, o bloco deslizará sobre a superfície da mesa devido à força de empurrão, mas parará depois de algum tempo devido à força de atrito da mesa. Os vários tipos de atrito força – como deslizamento atrito e laminação atrito, oponha-se ao movimento do corpo e impeça o corpo de escorregar.
Superfície sem atrito afeta a aceleração
Se suavizarmos a superfície da mesa, o tempo decorrido entre o bloco começar a deslizar e o resto aumentará. Suponha que a superfície da mesa se torne sem atrito de tal forma que seu atrito se torne quase desprezível. Nesse caso, o bloco continua a deslizar ao longo de uma via reta, sem exigir qualquer força para continuar avançando por uma distância maior.
A superfície sem atrito não permite a aceleração de qualquer objeto, a menos que os aceleremos com força externa desequilibrada. por exemplo, caindo. Quaisquer outras forças empregadas paralelamente a uma superfície sem atrito fariam com que o corpo escorregasse, visto que a força de atrito está ausente. O corpo em movimento não pode realizar nenhum movimento lateral em uma superfície sem atrito.
Um avião sem atrito não existe na vida real. Apesar de sua inexistência, um avião sem atrito tem um valor significativo no projeto de estradas, motores e motores, etc.
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Como encontrar a aceleração de um objeto em uma encosta sem atrito?
A aceleração em uma superfície sem atrito a inclinação é determinada resolvendo a força gravitacional no objeto em dois componentes.
Em um declive sem atrito, um objeto se move paralelamente ao plano. A força normal e a componente perpendicular gravitacional se cancelam uma vez que ambas as forças estão na mesma direção. Conseqüentemente, apenas o componente paralelo gravitacional acelera um objeto em declive sem atrito.
Qualquer objeto acelera em uma superfície sem atrito de um plano inclinado. Podemos medir sua aceleração ou calculá-la determinando o componente de peso descendo a encosta e implementando Segunda lei do movimento de Newton.
Quando um objeto desliza em uma inclinação sem atrito, a força normal N é exercida sobre ele por uma superfície, e força gravitacional é exercido pela terra, que é o peso do objeto. A força normal é perpendicular, e a força gravitacional é verticalmente descendente para a superfície.
Como o declive não tem atrito, um objeto acelera ao longo do declive e é ainda mais restringido paralelamente à sua superfície à medida que avança. Portanto, a força resultante, como a força normal N e o componente y da força gravitacional (mgcosθ), perpendicular à inclinação, deve ser zero. Como resultado, apenas o componente x da força gravitacional (mgsinθ) é paralelo à inclinação - acelerando um objeto em uma superfície sem atrito.
F = mgsinθ ………… .. (1)
Comparando a equação (*) e (1), Nós temos
ma = mgsenθ
a = gsinθ ……………… (2)
Considerando que θ é o ângulo de inclinação eg é o aceleração devido à gravidade ou aceleração produzida pela força gravitacional.
Em uma superfície sem atrito, a força necessária para acelerar um objeto é mgsinθ, que acelerará igualmente para gsinθ.
Aceleração em declive sem atrito
Verificando os eventos limitantes em superfícies sem atrito, também podemos notar que
- Nenhuma força ao longo de uma superfície horizontal sem atrito, pois o ângulo inclinado θ é zero.
- A força ao longo de uma superfície de atrito vertical é mg como ângulo inclinado θ = 90 °.
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O que é a aceleração de um objeto deslizando por uma rampa sem atrito?
A aceleração de um objeto deslizando por uma rampa sem atrito é menor do que a aceleração devido ao valor da gravidade.
A aceleração de um objeto na superfície sem atrito de uma rampa inclinada é igual a gsinθ. A rampa tem ângulos possíveis 0 <θ <90 °, dando valores 0
Como explicamos anteriormente, a aceleração em uma superfície sem atrito é gsinθ.
Em outras palavras, em uma superfície sem atrito, a massa de um objeto se cancela, o que prevê que qualquer objeto, independentemente do tamanho e massa, deslizará para baixo em uma superfície inclinada sem atrito na mesma aceleração gsinθ.
Uma vez que g = 9.8 m / s2 e θ = 30° para uma rampa inclinada.
Substituindo os valores acima em equação (2), Nós temos
a = 9.8 sen 30°
a = 9.8 * ½
a = 4.9 m / s2
Qualquer objeto é tipicamente acelerado com 4.9 m / s2 em uma superfície sem atrito de um plano inclinado.
Se um objeto parte do repouso e depois percorre uma distância x, desce a rampa sem atrito no tempo t; o do equação cinemática de movimento x=(1/2)em2 torna-se, x=(1/2)gsinθt2
Podemos descobrir quanto tempo levará um objeto para chegar ao fundo da rampa.
Observe que quando um ângulo de rampa inclinado é 90°, um objeto cairá livremente para baixo.
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