חיכוך סטטי במדרון
כאשר גוף מונח על מדרון ואינו מחליק, כוח החיכוך הסטטי מונע ממנו להתחיל לנוע.
הכוחות הפועלים על הגוף
- משקל הגוף: \(mg\) כלפי מטה.
- כוח נורמלי: \(N\) מאונך למשטח.
- כוח חיכוך סטטי: \(f_s\) לאורך המשטח.
פירוק המשקל
את כוח הכובד מפרקים לשני רכיבים:
- רכיב מאונך למדרון:
\[
mg\cos\theta
\]
- רכיב מקביל למדרון (גורם להחלקה):
\[
mg\sin\theta
\]
תנאי לשיווי משקל
כדי שהגוף יישאר במנוחה, החיכוך הסטטי מאזֵן את רכיב המשקל במורד:
\[
f_s = mg\sin\theta
\]
החיכוך הסטטי יכול לגדול רק עד ערך מקסימלי:
\[
f_{s,\max} = \mu_s N
\]
לכן הגוף לא יחליק כל עוד:
\[
mg\sin\theta \leq \mu_s mg\cos\theta
\]
ומכאן:
\[
\tan\theta \leq \mu_s
\]
מסקנה
- החיכוך הסטטי מתאים את עצמו לפי הצורך.
- הוא אינו תמיד שווה ל-\(\mu_s N\).
- רק על סף החלקה מתקיים:
\[
f_s = \mu_s N
\]