Vì sao không dùng công thức ma sát trượt μN cho mọi lực cản không khí?

Giải thích nguyên lý

Mô hình ma sát trượt khô mô tả tương tác tiếp xúc giữa các bề mặt và thường dùng lực ép N. Lực cản của môi trường khí phụ thuộc chuyển động tương đối và những đặc điểm khác của vật, dòng khí. Cùng gọi là lực cản không có nghĩa dùng cùng công thức. Phải chọn mô hình phù hợp dữ kiện đã kiểm.

Ví dụ tính từng bước

Một khối trượt có N = 10 N và μ = 0,20 cho lực ma sát 2 N trong mô hình hệ số không đổi. Với một vật khác chuyển động trong không khí, giả sử mô hình cản là 0,080v², hệ số 0,080 kg/m. Ở 5 m/s lực cản 2 N, ở 10 m/s thành 8 N. Hai lực cùng bằng 2 N ở một tốc độ không làm hai quy luật giống nhau.

Điểm dễ hiểu sai

Không đặt N = 0 cho vật bay rồi kết luận không có lực cản khí. Mô hình bình phương tốc độ cũng không đúng mọi kích thước hoặc mọi chế độ dòng.

Tự kiểm tra

Kiểm tỉ số lực khí ở hai tốc độ bằng 8/2 = 4, trong khi mô hình ma sát khô trên giữ 2 N nếu N và μ không đổi.

Điều kiện áp dụng

Các hệ số được cho như mô hình riêng, không suy từ một điểm đo; khí đứng yên trong ví dụ và chỉ xét độ lớn lực ngược vận tốc tương đối.

Đọc hình minh họa

Khối trượt trên sàn và vật trong dòng khí là hai bố trí khác nhau; đồ thị lực theo tốc độ gồm một đường hằng và một đường bình phương theo các dữ kiện. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Định luật II Newton viết dưới dạng vectơ thế nào Cô lập vật trước khi giải bài lực như thế nào