science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe de wrijvingscoëfficiënt te berekenen

Wrijving vindt op twee manieren plaats: kinetisch en statisch. Kinetische wrijving werkt op een object dat op een oppervlak glijdt, terwijl statische wrijving optreedt wanneer wrijving verhindert dat het object beweegt. Een eenvoudig maar effectief wrijvingsmodel is dat de wrijvingskracht f gelijk is aan het product van de normale kracht, N, en een getal dat de wrijvingscoëfficiënt μ wordt genoemd. De coëfficiënt is verschillend voor elk paar materialen die contact met elkaar maken, inclusief een materiaal dat op zichzelf inwerkt. De normale kracht is de kracht loodrecht op de interface tussen twee glijdende oppervlakken - met andere woorden, hoe hard ze tegen elkaar duwen.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De formule om de wrijvingscoëfficiënt te berekenen is μ \u003d f ÷ N. De wrijvingskracht, f, werkt altijd in de tegenovergestelde richting van de beoogde of werkelijke beweging, maar alleen evenwijdig aan het oppervlak.
Meet de bewegingstijd

Stel een wrijvingskracht in experiment waarin een blok, getrokken door een touwtje dat over een katrol loopt en is bevestigd aan een hangende massa, over een baan glijdt. Begin het blok zo ver mogelijk van de poelie, laat het blok los en noteer de tijd, t, het duurt om een afstand, L, langs het spoor te verplaatsen. Wanneer de hangende massa klein is, moet u mogelijk het blok een heel klein duwtje geven om het in beweging te krijgen. Herhaal deze meting met verschillende hangende massa's.
Bereken wrijvingskracht

Bereken de wrijvingskracht. Bereken eerst Fnet, de netto kracht op het blok. De vergelijking is Fnet \u003d 2ML ÷ t 2, waarbij M de massa van het blok in gram is.

De uitgeoefende kracht op het blok, Fapplied, is de trekkracht van de string veroorzaakt door het gewicht van de hangende massa, m. Bereken de uitgeoefende kracht, Fapplied \u003d mg, waarbij g \u003d 9,81 meter per seconde in het kwadraat, de zwaartekrachtversnellingsconstante.

Bereken N, de normale kracht is het gewicht van het blok. N \u003d Mg.

Bereken nu de wrijvingskracht, f, het verschil tussen de uitgeoefende kracht en de netto kracht. De vergelijking is f \u003d Fapplied - Fnet.
Maak een grafiek van de wrijvingskracht

Maak een grafiek van de wrijvingskracht, f, op de y-as tegen de normale kracht, N, op de x-as. De helling geeft u de kinetische wrijvingscoëfficiënt.
Record Ramp Data

Plaats het object op het spoor aan een uiteinde en til dat uiteinde langzaam op om een helling te maken. Noteer de hoek, θ, waarbij het blok net begint te glijden. Onder deze hoek is de effectieve zwaartekracht die op de helling werkt net nauwelijks groter dan de wrijvingskracht die voorkomt dat het blok begint te glijden. Het opnemen van de fysica van wrijving met de geometrie van het hellende vlak geeft een eenvoudige formule voor de statische wrijvingscoëfficiënt: μ \u003d tan (θ), waarbij μ de wrijvingscoëfficiënt is en θ de hoek is.