07 7) اتزان جسم على مستوى أفقي خشن
القوى المؤثرة
- إذا وُضع جسم وزنه على مستوى أفقي خشن وأثرت عليه قوة تميل على الأفقي لأعلى بزاوية قياسها ، فإن الجسم المتزن يخضع لقوى:
- قوة الوزن رأسيًّا لأسفل.
- رد الفعل العمودي ورأسه لأعلى، وقوة الاحتكاك في الاتجاه الأفقي (أو رد الفعل المحصل).
- القوة بمركبتيها: الأفقية والرأسية .
- معادلتا الاتزان:
- إذا كان الجسم على وشك الحركة فإن .
- إذا لم تؤثر قوة مائلة وكانت القوة الأفقية فقط فالمعادلتان و .
✍️ أمثلة محلولة
- مثال 1: يدفع كريم صندوقًا ممتلئًا بالكتب إلى سيارته على طريق أفقي، فإذا كان وزن الصندوق والكتب 124 نيوتن ومعامل الاحتكاك السكوني بين الطريق والصندوق 0.45، فما مقدار القوة الأفقية التي يدفع بها كريم الصندوق حتى يكون على وشك الحركة؟
- الحل:
- الجسم على مستوى أفقي فشرط الاتزان: نيوتن
- نيوتن
- مثال 2: وُضعت كتلة وزنها 32 نيوتن على مستوى أفقي خشن، وأثرت عليها قوة أفقية حتى أصبحت الكتلة على وشك الحركة.
- إذا كانت نيوتن فأوجد معامل الاحتكاك السكوني بين الكتلة والمستوى.
- الحل:
- نيوتن
- نيوتن
- مثال 3: وُضع جسم وزنه 12 ث كجم على مستوى أفقي خشن، وأثرت عليه قوتان أفقيتان مقدارهما 4 و 4 ث كجم تحصران بينهما زاوية قياسها في نفس المستوى الأفقي، فأصبح الجسم على وشك الحركة.
- أوجد معامل الاحتكاك بين الجسم والمستوى وقياس زاوية الاحتكاك.
- الحل:
- محصلة القوتين ث كجم
- الجسم على وشك الحركة فالمحصلة تساوي قوة الاحتكاك النهائي:
- ث كجم
- ومنها
- مثال 4: وُضع جسم وزنه 50 نيوتن على مستوى أفقي خشن، معامل الاحتكاك السكوني بينه وبين المستوى .
- أثرت عليه قوة تميل على الأفقي لأعلى بزاوية فأصبح على وشك الحركة.
- أوجد تقريبًا.
- الحل:
- و
- :
- ومنها
- نيوتن