Konstantne sile in trenje

x(m) Fvsota(N) v(m/s) KE(J)
a11 a12 a13 a14

 |F| = N                    m = kg                  μk =

Ta simulacija prikazuje klado na mizi, ki je pod vplivom sile F in sile trenja. Parametre: masa klade, sila F in koeficient trenja, se lahko določi z vnosom vrednosti v ustrezna okenca in s pritiskom na gumb "nastavi vrednosti". Koeficient lepenja je stalen: μs = 0.4. Čas je v s.

Oglej si animacijo s 100-kilogramsko klado in silo nekje med 0 in 39 N (poskusi več animacij). Kaj se dogaja v posameznih animacijah? Klada se ne premakne. Kolikšno delo je opravila sila F glede na premik klade? Kolikšno je delo sile trenja glede na premik klade? Kolikšno je delo teže glede na premik klade? Kolikšno je delo gravitacijske sile glede na premik klade? Delo vsake posamezne sile je nič. Kako to veš? Prvič: klada se ne premakne. Če ni premika, ni dela. Drugič: normalna sila in sila lepenja nikoli ne opravita dela. Normalna sila ne opravi dela, ker je premik lahko le pravokoten nanjo. Tudi sila lepenja ne opravi dela. Ko deluje lepenje ni premika. Lepenje je vzrok, da se klada ne premika. Ker torej ni opravljenega dela, tudi ni spremembe kinetične energije.

Sedaj poglej animacijo s 100-kilogramsko klado in s silo F = 446 N. Kaj se zgodi? Klada se premakne in pospeši. Kolikšno delo je opravila sila F glede na premik klade? Kolikšno je delo sile trenja glede na premik klade? Kolikšno je delo normalne sile glede na premik klade? Kolikšno je delo teže glede na premik klade? Skupno delo vseh sil sedaj ni nič. Kako to veš? Pojavi se sprememba kinetične energije. To se lahko zgodi samo, ko se opravi delo. Teža ne opravi dela, ker je pravokotna na smer gibanja klade. Kot smo že povedali, normalna sila tudi ne more opraviti dela. Delo, ki ga opravi sila F, je pozitivno.

Sila trenja zmanjšuje kinetično energijo klade za | Ft Δx |, ker sta gibanje klade in sila trenja usmerjeni v nasprotni smeri. Trenje bo vedno nasprotovalo gibanju, torej bo vedno zmanjševalo kinetično energijo. Vendar ne rečemo, da sila trenja opravi delo na klado. Ta trditev ni pravilna. Delo, ki ga opravi sila trenja, je energija, ki jo klada izgubi in ni enaka - Ft Δx. Nekaj kinetične energije klade, odvzete zaradi trenja, se prenese v notranjo energijo mize (miza se segreje), nekaj pa jo ostane kot notranja energija klade (klada se segreje). Zato -Ft Δx ni delo, opravljeno na klado, ki ga je opravila sila trenja: - Ft Δx je skupno delo sile trenja (na klado in na mizo) in je enako razliki kinetične energije.

Sprememba kinetične energije klade je razlika sil: Fr = F - Ft pomnožena s potjo (Zato, ker razlika kaže v smer poti). Zato v tabeli velja: Fr x = Wk (x je pot - začetna pozicija klade je x = 0; končna kinetična energija je enaka spremembi kinetične energije - klada na začetku nima kinetične energije).