Innhold
- TL; DR (for lang; ikke lest)
- Mål bevegelsestidspunktet
- Beregn friksjonskraft
- Kartlegge friksjonsstyrken
- Registrer rampedata
Friksjon oppstår på to måter: kinetisk og statisk. Kinetisk friksjon virker på et objekt som glir på en overflate, mens statisk friksjon oppstår når friksjon forhindrer gjenstanden i å bevege seg. En enkel, men effektiv modell for friksjon er at friksjonskraften, f, er lik produktet av normalkraften, N, og et tall som kalles friksjonskoeffisienten, μ. Koeffisienten er forskjellig for hvert par materialer som kontakter hverandre, inkludert et materiale som samhandler med seg selv. Normalkraften er kraften vinkelrett på grensesnittet mellom to skyveflater - med andre ord hvor hardt de presser mot hverandre.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Formelen for å beregne friksjonskoeffisienten er μ = f ÷ N. Friksjonskraften, f, virker alltid i motsatt retning av den tiltenkte eller faktiske bevegelsen, men bare parallelt med overflaten.
Mål bevegelsestidspunktet
For å måle friksjonskraften, sett opp et eksperiment der en blokk, trukket av en streng som løper over en remskive og er festet til en hengende masse, glir over et spor. Start blokken så langt fra remskiven som mulig, slipp blokken, og registrer tiden, t, det tar å flytte en avstand, L, langs sporet. Når den hengende massen er liten, kan det hende du må pusse blokken veldig litt for å få den til å bevege seg. Gjenta denne målingen med forskjellige hengende masser.
Beregn friksjonskraft
Beregn friksjonskraften. For å begynne, beregne først Fnet, nettokraften på blokken. Ligningen er Fnet = 2ML ÷ t2, der M er blokkenes masse i gram.
Den påførte kraften på blokken, Fapplied, er trekningen fra strengen årsak av vekten av den hengende massen, m. Beregn den påførte kraften, Fapplied = mg, der g = 9,81 meter per sekund i kvadratet, gravitasjonsakselerasjonskonstanten.
Beregn N, normalkraften er vekten til blokken. N = mg.
Beregn nå friksjonskraften, f, forskjellen mellom den påførte kraften og nettokraften. Ligningen er f = Fapplied - Fnet.
Kartlegge friksjonsstyrken
Grafer friksjonskraften, f, på y-aksen mot normalkraften, N, på x-aksen. Hellingen vil gi deg den kinetiske friksjonskoeffisienten.
Registrer rampedata
Plasser gjenstanden på banen i den ene enden, og løft den enden sakte for å lage en rampe. Registrer vinkelen θ, der blokken bare begynner å gli. I denne vinkelen er den effektive tyngdekraften som virker nedover rampen bare knapt større enn friksjonskraften som hindrer blokken i å begynne å gli. Å inkorporere friksjonens fysikk med geometrien til det skråplanet gir en enkel formel for statisk friksjonskoeffisient: μ = solbrun (θ), der μ er friksjonskoeffisienten og θ er vinkelen.