1

(13) 5. 3. ForŃe de frecare DefiniŃie: Frecarea este fenomenul fizic de apariŃie, la contactul dintre două corpuri solide sau dintre două straturi adiacente dintr-un lichid, a unei forŃe care se opune mişcării relative a celor două corpuri sau straturi de fluid. Aceste forŃe se numesc forŃe de frecare. ForŃele de frecare sunt orientate tangen- Ńial la suprafaŃa de contact şi au sens opus vi- tezei relative de mişcare a celor două corpuri sau straturi de fluid. Clasificarea frecării:

• Frecare externă: � Statică � Cinetică:

Fig. 4.3 ForŃele de frecare se ◘ De alunecare opun mişcării. ◘ De rostogolire

• Frecare internă sau frecare de vâsco- zitate.

ForŃa de frecare care apare la frecarea la alunecare este:

Fig. 4.4 ForŃele de frecare depind de natura suprafeŃelor aflate în contact. unde, µa este coeficientul de frecare la alunecare, iar N forŃa de apăsare normală pe suprafaŃa de contact.

Legile frecării la alunecare: • ForŃa de frecare nu depinde de mărimea suprafeŃelor de contact

dintre cele două corpuri care se freacă. • Coeficientul de frecare depinde de gradul de şlefuire a suprafeŃelor

care se freacă, scăzând cu creşterea gradului de şlefuire. • Coeficientul de frecare depinde de natura corpurilor care se freacă. • ForŃa de frecare (statica sau cinetica) este direct proporŃională cu

forŃa de apăsare la suprafaŃa contactului dintre corpuri.

Frecarea la rostogolire

unde, µr este coeficientul de frecare la rostogolire, r raza de curbura locală a corpului care se rostogoleşte, iar N for- Ńa de apăsare normală. ForŃa de frecare Fig. 4.5 Rostogolirea la rostogolire este mult mai mică decât

2

forŃa de frecare la alunecare. În principiu se poate considera că forŃa de frecare la rostogolire se datorează învingerii unui moment al forŃei care apare la o răsturnare a corpului datorită adâncirii acestuia în suprafaŃa de contact.

5. 4. ForŃe elastice

DefiniŃie: Schimbarea dimensiunilor sau formei corpurilor solide sub influenŃa unor forŃe aplicat lor se numeşte deformare.

Deformarea poate să fie:

• Elastică – când după încetarea acŃiunii forŃelor exterioare corpul îşi revine la forma şi volumul iniŃial.

• Plastică – când după încetarea acŃiunii forŃelor exterioare corpul nu îşi revine sau îşi revine numai parŃial la forma şi volumul iniŃial.

Fig. 4.6 Deformarea unui resort elastic. k este constanta elastică. Dacă considerăm o bară cu secŃiunea S asupra căreia acŃionează o forŃă exterioară F atunci se poate defini efortul unitar ca raportul dintre forŃă şi suprafaŃă: Efectul unui astfel de efort unitar este acela a apariŃiei unei alungiri relative a barei considerate: Constanta de proporŃionalitate este o constantă de material şi se numeşte constanta lui Young, E.

ForŃa elastică, Fe1 este egală în modul şi de sens contrar forŃei de deformare exterioare, F:

3

Lucrul mecanic de deformare elastică

de unde:

Energia potenŃială elastică este: Fig. 4.7 Pentru forŃele dependente de poziŃie se consideră un interval dx.

5. 5. ForŃe de legătură

DefiniŃie: ForŃele care constrâng corpurile aflate în mişcare să ur- meze o anumită traiectorie se numesc forŃe de constrângere sau de legătură. Cel mai celebru exemplu al unor astfel de forŃe sunt cele de tensiune ca- re apar la corpurile suspendate aflate în mişcare. Fig. 4.8 Transport militar.

5. 6. ForŃe de inerŃie

Este momentul să observăm cum arată legile fizicii în sistemele de referinŃă neinerŃiale. Legea inerŃiei nu mai este valabilă în sistemele de referinŃă neinerŃiale. Se poate demonstra că legile dinamicii devin din nou valabile dacă se acceptă existenŃa unor forŃe nevăzute numite forŃe de inerŃie. DefiniŃie: ForŃa cu care un corp se opune accelerării lui se numeşte forŃa de inerŃie.

4

Fie date două sisteme de referinŃă, dintre care unul fix şi celălalt mobil, atunci mişcarea unui corp faŃă de sistemul mobil se numeşte mişcare relativă. Mişcarea corpului faŃă de sistemul fix se numeşte mişcare absolută, iar mişcarea sistemului de referinŃă mobil solidar cu corpul, faŃă de sistemul de referinŃă fix se numeşte mişcare de transport.

Viteza absolută a unui corp faŃă de sistemul de referinŃă fix, este suma dintre viteza acelui corp faŃă de sistemul mobil numită viteza relativă, şi viteza sistemului mobil faŃă de cel fix numită viteza de transport, , astfel: În general sistemul de referinŃă mobil poate executa o mişcare de translaŃie şi o mişcare de rotaŃie cu viteza unghiulară . În acest caz viteza de transport este:

unde este viteza de translaŃie a SR mobil faŃă de SR fix iar este viteza tangenŃială. Deci viteza absolută se poate scrie ca:

AcceleraŃia absolută se poate scrie ca: de unde: Conform legii a doua a dinamicii: unde: -forŃa de inerŃie la mişcarea de translaŃie (4.23) -forŃa de inerŃie la mişcarea accelerată de rotaŃie. (4.24) -forŃa de inerŃie centrifugă. (4.25) -forŃa de inerŃie Coriolis. (4.26)