ההבדל העיקרי - זווית החיכוך לעומת זווית המנוחה

זווית חיכוך וזווית מנוחה הן שתי זוויות שעולות בהנדסת מכונות. לזווית המנוחה יש שימוש גם במכניקת הקרקע. ה ההבדל העיקרי בין זווית החיכוך לזווית המנוחה היא ש זווית החיכוך מוגדרת כזווית בין כוח התגובה הנורמלי לבין הכוח המתקבל של כוח התגובה והחיכוך הרגילים כאשר אובייקט רק מתחיל לזוז, ואילו זווית מנוחה מוגדרת כזווית המינימלית של מטוס נוטה מה שגורם לאובייקט להחליק במורד המטוס. נראה מאוחר יותר ששתי ההגדרות הללו שוות ערך.

מהי זווית החיכוך

זווית החיכוך מוגדרת כזווית שנעשית בין כוח התגובה הנורמלי לבין הכוח המתקבל של כוח התגובה והחיכוך הרגילים. הבה נבחן תחילה הגדרה זו וננסה לבטא את זווית החיכוך במונחים של נוסחה.

הגדרת זווית החיכוך

התרשים לעיל מראה גוש שנמשך כנגד משטח מחוספס. אם הכוח קטן, החיכוך הסטטי (

) בין המשטחים ימנעו מהבלוק לזוז. אם אתה מגביר לאט את המשיכה,

הוא גם יגדל, יאזן את הכוחות האופקיים ועדיין ימנע את תנועת הגוש. עם זאת, בשלב מסוים, הבלוק רק היה מתחיל לנוע. בשלב זה, החיכוך הסטטי הגיע לגבול העליון, ואנו יכולים לתאר את החיכוך המרבי הזה כ

איפה

הוא מקדם החיכוך ו

הוא כוח התגובה הרגיל.

התרשים הווקטורי מימין מציג את סכום ה-

ו

. מההגדרה שהייתה לנו למעלה,

היא זווית החיכוך. בעזרת הטריגונומטריה נוכל לבטא זווית זו

כפי ש

. כלומר, זווית החיכוך בין שני משטחים שווה למשיק ההפוך של מקדם החיכוך בין שני המשטחים.

מהי זווית המנוחה

זווית המנוחה היא הזווית המרבית שניתן להטות משטח מהאופקי, כך שאובייקט עליו פשוט יכול להישאר על פני השטח מבלי להחליק כלפי מטה. שוב, הבה נבחן תחילה את תרשים המצב.

הגדרת זווית מנוחה

כאשר החפץ עומד לזוז, גודל החיכוך ניתן על ידי

. האובייקט נמצא גם הוא בשיווי משקל (האובייקט עומד לזוז, אך הוא עדיין לא זז!) כך שלקיחת הכוחות הפועלים לאורך המטוס, אנו יכולים לומר,

.

לפתור כוחות בניצב למטוס, יש לנו,

כעת, ניקח את היחס בין ביטויים אלה:

.

שימוש בזהות הטריגונומטרית

, וביטול גורמים נפוצים. אנחנו מקבלים

. אז, נקבל:

לזווית חיכוך

, היה לנו

ואנו רואים שזהו אותו הביטוי שאנו מקבלים גם לזווית מנוחה. לָכֵן, זווית החיכוך שווה לזווית המנוחה.

במכניקת הקרקע, זווית המנוחה מתייחסת לזווית הרדודה ביותר של ערימת אדמה שגורמת לחלקיקי אדמה להתחיל ליפול. אנטילים משתמשים בזווית זו כאשר הם בונים את מלכודותיהם (ראה להלן):

נרות יוצרות את מלכודות החול הללו לתפיסת נמלים וחרקים קטנים אחרים. הצדדים של מלכודות אלה נמצאים בזווית המנוחה. כאשר נמלים משוטטות לתוך הבור, ההפרעה גורמת לחול להתחיל להתגלגל כלפי מטה, מה שמקשה על הנמלט להימלט. ואז יוצאת האנטייה, שהסתתרה בתחתית המלכודת, ותופסת את הנמלה.

ההבדל בין זווית החיכוך לזווית המנוחה

בעיקרו של דבר, זווית המנוחה וזווית החיכוך זהים, הניתנים על ידי המשיק ההפוך של מקדם החיכוך בין שני משטחים. ההבדל ביניהם הוא בדרך שבה הם מתוארים.

תיאור

זווית חיכוך היא הזווית שנעשית בין כוח התגובה הנורמלי לבין הכוח שנוצר בין חיכוך לכוח תגובה רגיל, כאשר אובייקט רק מתחיל לנוע לאורך פני השטח.

זווית מנוחה היא הזווית הרדודה ביותר של שיפוע שבו אובייקט שעליו יתחיל להחליק כלפי מטה.

היכן שהתיאור חל

ההגדרה עבור זווית חיכוך ניתן ליישם על כל סוג של משטח.

ההגדרה עבור זווית מנוחה ניתן להשתמש רק כאשר יש משטח נוטה.

הפניות

בנסאל, ר 'ק (2002). ספר לימוד של מכניקה הנדסית. ניו דלהי: פרסומי לאקסמי.

תמונה באדיבות

"מלכודות בורות חול של נרות 2" מאת מיכל מעאס (יצירה משלו) [CC BY-SA 2.0], באמצעות פליקר