Wat is Contactkracht, normaal en tangentieel? — Natuurkunde

Definitie 1.14 Universitaire natuurkunde — jaar 2 · Hoofdstuk 1 — Mechanica van het starre lichaam

De kracht die een steunvlak in een contactpunt $I$ op een lichaam uitoefent, splitst in een normaalkracht $\vect N$ , loodrecht op het gemeenschappelijke raakvlak en naar het lichaam toe gericht ( $N \ge 0$ : een steunvlak kan alleen duwen), en een tangentiële component $\vect T$ in het raakvlak, de wrijvingskracht.

Links: de krachten op een lichaam dat een helling af rolt — gewicht in G, normaalkracht en wrijving in het contactpunt. Rechts: de versnelling van een schijf (k = 1/2) als functie van de helling voor f = 0.5: zij rolt zonder slippen zolang 3f, slipt daarna, en haar versnelling volgt g( - f ), steeds onder de wrijvingsloze g. — Links: de krachten op een lichaam dat een helling af rolt — gewicht in $G$ , normaalkracht en wrijving in het contactpunt. Rechts: de versnelling van een schijf ( $k = \tfrac12$ ) als functie van de helling voor $f = 0.5$ : zij rolt zonder slippen zolang $\tan\alpha \le 3f$ , slipt daarna, en haar versnelling volgt $g(\sin\alpha - f\cos\alpha)$ , steeds onder de wrijvingsloze $g\sin\alpha$ .

Voorbeelden

Voorbeeld 1.19 (Waarom een auto wrijving nodig heeft om te versnellen)

Een auto met voorwielaandrijving: de motor oefent een koppel uit op de voorwielen; de enige uitwendige horizontale kracht op de auto is de wrijving van de weg op de banden, en het is die kracht die de auto versnelt. Rust het hele gewicht op de aangedreven wielen, dan is de maximale versnelling $fg \approx 8\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}$ op droog asfalt — en de helft daarvan als slechts de helft van het gewicht op de aangedreven as rust; op ijs $1\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}$ . De arbeid van de motor wordt niet door de weg verricht (het contactpunt staat immers stil): het is inwendige arbeid, die de transmissie in kinetische energie omzet — net zoals de inwendige krachten van de spieren van een wandelaar, en niet de grond, zijn energie leveren.

Lees in het hoofdstuk →