Innhold
Friksjon er en styrke som motsetter seg bevegelse. Fysikere skiller mellom statisk friksjon, som virker for å holde en kropp i ro, og kinetisk friksjon, som virker for å bremse bevegelsen når den begynner å bevege seg. Kraften som utøves av statisk friksjon (Fs) er proporsjonal med den vinkelrett kraft som utøves av et legeme mot overflaten langs hvilken dens bevegelse, som kalles normalkraften (FN). Proporsjonalitetsfaktoren kalles statisk brøkkoeffisient, som vanligvis betegnes med den greske bokstaven mu med et abonnement s (µs). Den matematiske relasjonen er:
Fs = µs × FN
Denne koeffisienten avhenger av egenskapene til de to overflatene som er i kontakt med hverandre. Det har blitt tabulert for en rekke forskjellige materialer. Hvis du ikke finner µs for materialene du bruker, kan du bestemme det med et enkelt eksperiment.
TL; DR (for lang; ikke lest)
TL; DR (for lang; ikke lest)
For å finne minimumskoeffisienten for statisk friksjon mellom to materialer, konstruer et skråplan fra det ene av materialene og plasser et legeme laget av det andre materialet på det. Øk hellingsvinkelen til kroppen begynner å gli. Vinkelen er vinklingens friksjonskoeffisient.
Bruk et skråplan
En enkel måte å bestemme µs er å plassere det aktuelle objektet på et skrå plan laget av samme materiale som overflaten du studerer. Øk stigningen på skråningen gradvis til objektet begynner å gli. Registrer den vinkelen. Du kan øyeblikkelig finne µs fordi det er lik tangenten til vinkelen. Her er hvorfor:
Når du hever stigningen, tyngdekraften som virker på en masse av kroppen m har en horisontal og en vertikal komponent. Å bruke Newtons Law på hver av disse rett før kroppen begynner å bevege seg, finner du den horisontale komponenten (som virker i x-retning) å være Fx = max. Det samme er tilfelle i y retning: Fy = may.
Akselerasjonen i x-retning, max, er lik tyngdekraften, som er massetiden akselerasjon på grunn av tyngdekraften (g) ganger sinus av vinkelen (ø) dannet ved høydepunktet. Siden kroppen ikke beveger seg, er dette lik motstandskraften til statisk friksjon, og du kan skrive:
(1) mg × synd (ø) = Fs
De y-retningskomponent av kraft, may, er lik kosinus i vinkelen ganger massen ganger akselerasjonen på grunn av tyngdekraften, og dette må være lik den normale kraften, siden kroppen ikke beveger seg,
(2) FN = mg × cos (ø)
Husk at Fs = µsFN. Erstatning for Fs i ligning (1):
mg × synd (ø) = µsFN
og bruk likhetstegn til ligning (2) til å erstatte FN:
mg × synd (ø) = µs × mg × cos (ø)
Begrepet "mg"kansellerer fra begge sider:
µs = synd (ø) / cos (ø) = solbrun (ø)