Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Μετρήστε το χρόνο της κίνησης
- Υπολογίστε τη δύναμη τριβής
- Γράψτε τη δύναμη τριβής
- Εγγραφή δεδομένων Ramp
Η τριβή γίνεται με δύο τρόπους: κινητική και στατική. Η κινητική τριβή επενεργεί σε ένα αντικείμενο που ολισθαίνει πάνω σε μια επιφάνεια, ενώ η στατική τριβή συμβαίνει όταν η τριβή εμποδίζει το αντικείμενο να κινείται. Ένα απλό αλλά αποτελεσματικό μοντέλο τριβής είναι ότι η δύναμη της τριβής, f, είναι ίση με το προϊόν της κανονικής δύναμης, Ν, και ένας αριθμός που ονομάζεται συντελεστής τριβής, μ. Ο συντελεστής είναι διαφορετικός για κάθε ζεύγος υλικών που έρχονται σε επαφή μεταξύ τους, συμπεριλαμβανομένου ενός υλικού που αλληλεπιδρά με τον εαυτό του. Η κανονική δύναμη είναι η δύναμη κάθετη στη διεπιφάνεια μεταξύ δύο ολισθηρών επιφανειών - με άλλα λόγια, πόσο σκληρά ωθούνται ο ένας εναντίον του άλλου.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Ο τύπος για τον υπολογισμό του συντελεστή τριβής είναι μ = f ÷ N. Η δύναμη τριβής, f, ενεργεί πάντα στην αντίθετη κατεύθυνση της προβλεπόμενης ή πραγματικής κίνησης, αλλά παράλληλα παράλληλα με την επιφάνεια.
Μετρήστε το χρόνο της κίνησης
Για να μετρήσετε τη δύναμη της τριβής, ορίστε ένα πείραμα στο οποίο ένα μπλοκ, τραβηγμένο από μια χορδή που τρέχει πάνω από μια τροχαλία και είναι συνδεδεμένο με μια κρεμαστή μάζα, ολισθαίνει σε μια τροχιά. Ξεκινήστε το μπλοκ όσο το δυνατόν πιο μακριά από την τροχαλία, αφήστε το μπλοκ και καταγράψτε το χρόνο t για να μετακινήσετε μια απόσταση L κατά μήκος της διαδρομής. Όταν η κρεμαστή μάζα είναι μικρή, ίσως χρειαστεί να σπρώξετε το μπλοκ πολύ ελαφρώς για να το μετακινήσετε. Επαναλάβετε αυτή τη μέτρηση με διαφορετικές μάζες κρεμαστών.
Υπολογίστε τη δύναμη τριβής
Υπολογίστε τη δύναμη τριβής. Αρχικά, υπολογίστε πρώτα το Fnet, την καθαρή δύναμη στο μπλοκ. Η εξίσωση είναι Fnet = 2ML ÷ t2, όπου M είναι η μάζα του μπλοκ σε γραμμάρια.
Η εφαρμοζόμενη δύναμη στο μπλοκ, Fapplied, είναι η έλξη από το στέλεχος λόγω του βάρους της κρεμαστής μάζας, m. Υπολογίζεται η εφαρμοζόμενη δύναμη, Fapplied = mg, όπου g = 9,81 μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο, η σταθερά βαρυτικής επιτάχυνσης.
Υπολογίστε N, η κανονική δύναμη είναι το βάρος του μπλοκ. Ν = Mg.
Τώρα, υπολογίστε τη δύναμη τριβής, f, τη διαφορά μεταξύ της εφαρμοζόμενης δύναμης και της καθαρής δύναμης. Η εξίσωση είναι f = Fapplied - Fnet.
Γράψτε τη δύναμη τριβής
Γράφει τη δύναμη τριβής, f, στον άξονα y έναντι της κανονικής δύναμης, N, στον άξονα x. Η κλίση θα σας δώσει τον συντελεστή κινητικής τριβής.
Εγγραφή δεδομένων Ramp
Τοποθετήστε το αντικείμενο στην τροχιά στο ένα άκρο και ανασηκώστε αργά αυτό το άκρο για να κάνετε ράμπα. Καταγράψτε τη γωνία θ, στην οποία μόλις αρχίζει να σύρεται το μπλοκ. Υπό αυτή τη γωνία, η αποτελεσματική δύναμη βαρύτητας που επενεργεί κάτω από τη ράμπα είναι μόλις λίγο μεγαλύτερη από τη δύναμη τριβής που εμποδίζει το μπλοκ από την αρχή να ολισθαίνει. Η ενσωμάτωση της φυσικής της τριβής με τη γεωμετρία του κεκλιμένου επιπέδου δίνει μια απλή φόρμουλα για τον συντελεστή στατικής τριβής: μ = tan (θ), όπου μ είναι ο συντελεστής τριβής και θ είναι η γωνία.