Forskjellen mellom friksjonsvinkel og vinkelseng

Hovedforskjell -Angle of Friction vs Angle of Repose

Frihetsvinkel og tilbakeslagsvinkel er to vinkler som kommer opp i maskinteknikk. Refusjonsvinkelen har også bruk i jordmekanikk. De hovedforskjell mellom friksjonsvinkel og tilbakeslagsvinkel er at Friksjonsvinkel er definert som vinkelen mellom normal reaksjonskraft og resulterende kraft av normal reaksjonskraft og friksjon når et objekt bare begynner å bevege seg, mens tilbakevinklingsvinkelen er definert som minimumsvinkelen til et skrånende plan som får et objekt å glide nedover flyet. Vi vil se senere at disse to definisjonene er likeverdige.

Hva er friksjonsvinkel

Frihetsvinkel er definert som vinkelen mellom den normale reaksjonskraften og den resulterende kraften av normal reaksjonskraft og friksjon. La oss først undersøke denne definisjonen og forsøke å uttrykke friksjonsvinkelen i form av en formel.

Definere friksjonsvinkel

Diagrammet ovenfor viser en blokk som trekkes mot en grov overflate. Hvis kraften er liten, vil den statiske friksjonen () mellom overflatene ville forhindre blokken i å bevege seg. Hvis du langsomt øker pull,  vil også øke, balansere de horisontale kreftene og forhindre fortsatt at blokken beveger seg. Men på et tidspunkt ville blokken bare begynne å flytte. På dette punktet har statisk friksjon nådd den øvre grensen, og vi kan beskrive denne maksimale friksjonen som  hvor  er friksjonskoeffisienten og  er den normale reaksjonskraften.

Vektordiagrammet til høyre viser summen av  og . Fra definisjonen hadde vi over,  er friksjonens vinkel. Ved hjelp av trigonometri kan vi uttrykke denne vinkelen  som . d.v.s. friksjonens vinkel mellom to flater er lik den inverse tangenten til friksjonskoeffisienten mellom de to flater.

Hva er Angle of Repose

Tilbakevinklingsvinkelen er den maksimale vinkelen som en overflate kan vippes fra horisontalen, slik at en gjenstand på den er bare kunne holde seg på overflaten uten å skyve ned. Igjen, la oss først se på diagrammet av situasjonen.

Definere Angle of Repose

Når objektet er bare i ferd med å bevege seg, er friksjonens størrelse gitt av . Objektet er også i likevekt (objektet er skulle akkurat flytte, men det beveger seg ennå ikke!) Så å ta krefter som handler langs flyet, kan vi si,

.

Å løse krefter vinkelrett på flyet, har vi,

Nå tar vi forholdet mellom disse uttrykkene: 

.

Bruk av den trigonometriske identiteten , og avbryter vanlige faktorer. vi får . Så får vi:

For friksjonsvinkel , vi hadde og vi ser at dette er det samme uttrykket vi får for vinkelspenning også. Derfor, Friksjonsvinkel er lik vinkelsvinkelen.

I jordmekanikken refererer tilbakevinklingsvinkelen til den grunne vinkelen av en haug med jord som forårsaker at jordpartikler begynner å falle ned. Antlions gjør bruk av denne vinkelen når de bygger sine feller (se nedenfor):

Antlions gjør disse sandfeltene til å fange maur og andre små insekter. Sidene av disse fellene er i avstandsvinkelen. Når maur vandrer inn i gropen, fører forstyrrelsen til at sanden begynner å rulle ned, noe som gjør det vanskelig for myren å unnslippe. Da kom antlionen, som hadde gjemt seg i bunnen av fellen, ut og fanger myren.

Forskjellen mellom friksjonsvinkel og vinkelseng

I hovedsak er tilbakevinklingsvinkelen og friksjonsvinkelen den samme, gitt av den inverse tangenten til friksjonskoeffisienten mellom to flater. Deres forskjell ligger i måten de er beskrevet på.

Beskrivelse

Frihetsvinkel er vinkelen gjort mellom den normale reaksjonskraften og den resulterende kraften mellom friksjon og normal reaksjonskraft, når en gjenstand bare begynner å bevege seg langs overflaten.

Angle of Repose er den grunne vinkelen av en helling hvor en gjenstand på den vil begynne å glide ned.

Hvor beskrivelsen gjelder

Definisjonen for friksjonsvinkel kan brukes på alle typer overflater.

Definisjonen for tilbakevinklingsvinkel Kan bare brukes når det er en skrånende overflate.

referanser

Bansal, R. K. (2002). En lærebok for ingeniørmekanikk. New Delhi: Laxmi Publikasjoner.

Bilde Courtesy

"Sandpitfeller av antlions 2" av Michal Maňas (eget arbeid) [CC BY-SA 2.0], via flickr