Съдържание
- TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
- Измервайте времето на движение
- Изчислете силата на триене
- Графирайте силата на триене
- Запишете данни за рампата
Триенето възниква по два начина: кинетичен и статичен. Кинетичното триене действа върху обект, който се плъзга по повърхността, докато статичното триене възниква, когато триенето пречи на обекта да се движи. Прост, но ефективен модел на триене е, че силата на триене, f, е равна на произведението на нормалната сила, N и число, наречено коефициент на триене, μ. Коефициентът е различен за всеки чифт материали, които контактуват помежду си, включително материал, който взаимодейства със себе си. Нормалната сила е силата, перпендикулярна на интерфейса между две плъзгащи се повърхности - с други думи, колко силно се натискат една към друга.
TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
Формулата за изчисляване на коефициента на триене е μ = f ÷ N. Силата на триене, f, винаги действа в обратна посока на предвиденото или действителното движение, но само успоредно на повърхността.
Измервайте времето на движение
За да измерите силата на триене, създайте експеримент, при който блок, изтеглен от струна, която минава над шайба и е прикрепен към висяща маса, се плъзга по пистата. Стартирайте блока възможно най-далеч от шайбата, освободете блока и запишете времето, t, необходимо е да се премести разстояние, L, по трасето. Когато висящата маса е малка, може да се наложи да натиснете блока много леко, за да го придвижите. Повторете това измерване с различни висящи маси.
Изчислете силата на триене
Изчислете силата на триене. За начало първо изчислете Fnet, нетната сила върху блока. Уравнението е Fnet = 2ML ÷ t2, където M е масата на блока в грамове.
Приложената сила върху блока, приложена, е издърпването от причинителя на струната от теглото на висящата маса, m. Изчислете приложената сила, приложена = mg, където g = 9,81 метра в секунда в квадрат, константата на гравитационното ускорение.
Изчислете N, нормалната сила е теглото на блока. N = Mg.
Сега изчислете силата на триене, f, разликата между приложената сила и нетната сила. Уравнението е f = Fapplied - Fnet.
Графирайте силата на триене
Графиката на силата на триене, f, върху оста y спрямо нормалната сила, N, върху оста x. Наклонът ще ви даде коефициент на кинетично триене.
Запишете данни за рампата
Поставете обекта на пистата в единия си край и бавно го повдигнете, за да направите рампа. Запишете ъгъла θ, при който блокът просто започва да се плъзга. При този ъгъл ефективната сила на гравитация, действаща надолу по рампата, е едва по-голяма от силата на триене, предотвратяваща блока да започне да се плъзга. Включването на физиката на триене с геометрията на наклонената равнина дава проста формула за коефициента на статично триене: μ = tan (θ), където μ е коефициентът на триене и θ е ъгълът.