• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Hur man hittar friktionskraften utan att känna till friktionskoefficient

    De flesta förstår friktion på ett intuitivt sätt. När du försöker skjuta ett objekt längs en yta motstår kontakten mellan objektet och ytan din tryck upp till en viss tryckstyrka. Beräkningen av friktionskraften matematiskt innebär vanligtvis ”friktionskoefficienten”, som beskriver hur mycket de två specifika materialen ”fastnar ihop” för att motstå rörelse, och något som kallas ”normalkraften” som relaterar till objektets massa. Men om du inte vet friktionskoefficienten, hur arbetar du med kraften? Du kan uppnå detta antingen genom att leta upp ett standardresultat online eller genomföra ett litet experiment.
    Hitta friktionskraften experimentellt

    1. Ställ in en lutande yta med liknande material

      Använd objektet i fråga och en liten del av ytan som du kan röra dig fritt för att sätta upp en lutande ramp. Om du inte kan använda hela ytan eller hela objektet, använd bara en bit av något som är gjort av samma material. Om du till exempel har ett kaklat golv som en yta kan du använda en enda kakel för att skapa rampen. Om du har ett träskåp som föremål, använd ett annat, mindre föremål gjorda av trä (helst med en liknande yta på träet). Ju närmare du kommer till den verkliga situationen, desto mer exakt kommer din beräkning att vara.

      Se till att du kan justera rampens lutning genom att stapla upp en serie böcker eller något liknande, så att du kan göra små justeringar av dess maximala höjd.

      Ju mer lutande ytan, desto mer kraft på grund av tyngdkraften kommer att arbeta för att dra den nerför rampen. Friktionskraften verkar mot detta, men vid någon tidpunkt övervinner kraften på grund av tyngdkraften den. Detta berättar den maximala friktionskraften för dessa material, och fysiker beskriver detta genom statisk friktionskoefficient ( μ
      statisk). Experimentet låter dig hitta värdet för detta.

    2. Genomföra experimentet

      Placera objektet ovanpå ytan i en grund vinkel som inte får det att glida ner ramp. Öka gradvis rampens lutning genom att lägga till böcker eller andra tunna föremål i din stack och hitta den brantaste lutningen du kan hålla den utan att objektet rör sig. Du kommer att kämpa för att få ett helt exakt svar, men din bästa uppskattning kommer att vara tillräckligt nära det verkliga värdet för beräkningen. Mät rampens höjd och längden på rampens bas när den är vid denna lutning. Du behandlar i princip rampen som att bilda en rätvinklad triangel med golvet och mäta triangelns längd och höjd.

    3. Hitta friktionskoefficienten

      Matematiken för situationen fungerar snyggt, och det visar sig att tangenten på lutningsvinkeln berättar värdet på koefficienten. Så:

      μ

      statisk \u003d solbränna ( θ
      )

      Eller, eftersom solbränna \u003d motsatt /intilliggande \u003d längd på bas /höjd, beräknar du:

      μ

      statisk \u003d solbränna (längd på bas /höjd ramp)

      Slutför den här beräkningen för att hitta värdet för koefficienten för din specifika situation.


      Tips

    4. Är detta rätt koefficient?

      Om du försöker beräkna friktionskraften från stationärt berättar det här experimentet rätt värde. Men friktion är i allmänhet inte lika stark om något redan rör sig, men det skulle vara utmanande att arbeta detta experimentellt med begränsad utrustning. Om du behöver denna "glidande" friktionskoefficient, använd den alternativa metoden nedan, men hitta koefficienten för glidfriktion snarare än den för statisk friktion.


    5. Beräkna friktionskraften

      F

      \u003d μ
      statisk N

      Där “ N
      ”står för normalkraften. För en plan yta är värdet på detta lika med objektets vikt, så du kan använda:

      F

      \u003d μ
      statisk mg

      Här är m
      objektets massa och g
      är accelerationen på grund av tyngdkraften (9,8 m /s 2).

      Till exempel har trä på en stenyta en friktionskoefficient på μ
      statisk \u003d 0,3, så använd detta värde för 10 kg (kg) ) träskåp på en stenyta:

      F

      \u003d μ
      statisk mg



      \u003d 0,3 × 10 kg × 9,8 m /s 2

      \u003d 29,4 newton -
      Hitta friktionskraften utan en Experiment

      1. Leta upp friktionskoefficienten för din situation

        Titta online för att hitta friktionskoefficienten mellan dina två ämnen. Till exempel har ett bildäck på asfalt en koefficient av μ
        statisk \u003d 0,72, is på trä har μ
        statisk \u003d 0,05 och trä på tegel har μ
        statisk \u003d 0,6. Hitta värdet för din situation (inklusive att använda glidningskoefficienten om du inte beräknar friktion från stationär) och notera den.

      2. Multiplicera Normalkraften med Koefficienten

        Följande ekvation berättar styrkan hos friktionskraften (med den statiska friktionskoefficienten):

        F

        \u003d μ
        statisk N

        Om din yta är plan och parallell med marken kan du använda:

        F
        \u003d μ
        statisk mg

        Om det inte är den normala kraften är svagare. I detta fall ska du hitta vinkeln på lutningen θ
        och beräkna:

        F

        \u003d cos ( θ
        ) μ
        statisk mg

        Till exempel, med ett 1 kg isblock på trä, lutande till 30 °, och kom ihåg att g
        \u003d 9,8 m /s 2, detta ger:

        F

        \u003d cos ( θ
        ) μ
        mg

        \u003d cos (30 °) × 0,05 × 1 kg × 9,8 m /s 2


        \u003d 0,424 nyheter

    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com