Съдържание
Повечето хора разбират триенето по интуитивен начин. Когато се опитате да избутате предмет по повърхността, контактът между обекта и повърхността се съпротивлява на натискането ви до определена сила на натискане. Изчисляването на силата на триене математически обикновено включва „коефициента на триене“, който описва колко двата специфични материала се „слепват“, за да се съпротивляват на движение, и нещо, наречено „нормална сила“, което се отнася до масата на обекта. Но ако не знаете коефициента на триене, как да разберете силата? Можете да постигнете това или като потърсите стандартен резултат онлайн или провеждате малък експеримент.
Намиране на силата на триенето експериментално
Използвайте въпросния обект и малка част от повърхността, по която можете да се движите свободно, за да настроите наклонена рампа. Ако не можете да използвате цялата повърхност или целия предмет, просто използвайте парче от нещо, направено от същия материал. Например, ако имате плочка под като повърхност, можете да използвате една плочка, за да създадете рампата. Ако имате дървен шкаф като предмет, използвайте различен, по-малък предмет, направен от дърво (в идеалния случай с подобно покритие върху дървото). Колкото по-близо можете да стигнете до реалната ситуация, толкова по-точно ще бъде изчислението ви.
Уверете се, че можете да регулирате наклона на рампата, като подреждате поредица от книги или нещо подобно, така че можете да направите малки корекции на нейната максимална височина.
Колкото по-наклонена е повърхността, толкова по-голяма сила поради гравитацията ще работи, за да я издърпа надолу по рампата. Силата на триенето работи срещу това, но в един момент силата, която се дължи на гравитацията, я преодолява. Това ви казва максималната сила на триене за тези материали, а физиците описват това чрез коефициента на статично триене (μстатичен). Експериментът ви позволява да намерите стойността за това.
Поставете обекта върху повърхността под плитък ъгъл, който няма да го накара да се плъзне надолу по рампата. Постепенно увеличавайте наклона на рампата, като добавяте книги или други тънки предмети към стека си и намерете най-стръмния наклон, на който можете да го държите, без обектът да се движи. Ще се борите да получите напълно точен отговор, но най-добрата ви оценка ще бъде достатъчно близка до истинската стойност за изчислението. Измерете височината на рампата и дължината на основата на рампата, когато е в този наклон. По същество третирате рампата като оформящ правоъгълен триъгълник с пода и измервате дължината и височината на триъгълника.
Математиката за ситуацията работи спретнато и се оказва, че допирателната на ъгъла на наклона ви казва стойността на коефициента. Така:
μстатичен = тен (θ)
Или, тъй като тен = противоположно / съседно = дължина на основата / височина, вие изчислявате:
μстатичен = тен (дължина на основата / височина на рампата)
Завършете това изчисление, за да намерите стойността на коефициента за вашата конкретна ситуация.
Съвети
F = μстатичен н
Където „н”Означава нормалната сила. За равна повърхност стойността на това е равна на теглото на обекта, така че можете да използвате:
F = μстатичен мг
Тук, m е масата на обекта и г е ускорението, което се дължи на гравитацията (9,8 m / s2).
Например дървото върху каменна повърхност има коефициент на триене от μстатичен = 0,3, така че да използвате тази стойност за 10-килограмов дървен шкаф на каменна повърхност:
F = μстатичен мг
= 0,3 × 10 кг × 9,8 м / с2
= 29,4 нютона
Намиране на силата на триенето без експеримент
Потърсете онлайн, за да намерите коефициента на триене между двете ви вещества. Например автомобилна гума на асфалт има коефициент на μстатичен = 0.72, лед върху дърво има μстатичен = 0,05 и дърво върху тухла има μстатичен = 0,6. Намерете стойността за вашата ситуация (включително използвайки плъзгащия коефициент, ако не изчислявате триенето от неподвижно) и направете забележка за това.
Следното уравнение ви показва силата на силата на триене (със статичния коефициент на триене):
F = μстатичен н
Ако повърхността ви е равна и успоредна на земята, можете да използвате:
F = μстатичен мг
Ако не е, нормалната сила е по-слаба. В този случай намерете ъгъла на наклона θи изчислете:
F = cos (θ) μстатичен мг
Например, като използвате блок от 1 кг лед върху дърво, наклонен до 30 °, и помнете това г = 9,8 m / s2, това дава:
F = cos (θ) μстатичен мг
= cos (30 °) × 0,05 × 1 kg × 9,8 m / s2
= 0,424 нютона