Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Mät rörelsetid
- Beräkna friktionskraft
- Grafer friktionskraften
- Spela in rampinformation
Friktion uppstår på två sätt: kinetisk och statisk. Kinetisk friktion verkar på ett objekt som glider på en yta, medan statisk friktion uppstår när friktion förhindrar att objektet rör sig. En enkel men effektiv modell för friktion är att friktionskraften, f, är lika med produkten från normalkraften, N, och ett tal som kallas friktionskoefficienten μ. Koefficienten är olika för varje materialpar som kontaktar varandra, inklusive ett material som interagerar med sig själv. Normalkraften är kraften vinkelrätt mot gränssnittet mellan två glidytor - med andra ord hur hårt de pressar mot varandra.
TL; DR (för lång; läste inte)
Formeln för att beräkna friktionskoefficienten är μ = f ÷ N. Friktionskraften, f, verkar alltid i motsatt riktning för den avsedda eller faktiska rörelsen, men endast parallellt med ytan.
Mät rörelsetid
För att mäta friktionskraften, sätt upp ett experiment där ett block, som dras av en sträng som går över en remskiva och är fäst vid en hängande massa, glider över ett spår. Starta blocket så långt från remskivan som möjligt, släpp blocket och registrera tiden, t, det tar att flytta ett avstånd, L, längs banan. När den hängande massan är liten kan du behöva skjuta in blocket väldigt lite för att få det att röra sig. Upprepa denna mätning med olika hängande massor.
Beräkna friktionskraft
Beräkna friktionskraften. För att börja, beräkna först Fnet, nettokraften på blocket. Ekvationen är Fnet = 2ML ÷ t2, där M är blockets massa i gram.
Den applicerade kraften på blocket, Fapplied, är dragningen från strängen orsakad av vikten av den hängande massan, m. Beräkna den applicerade kraften, Fapplied = mg, där g = 9,81 meter per sekund kvadrat, gravitationsaccelerationskonstanten.
Beräkna N, normalkraften är vikten på blocket. N = Mg.
Beräkna nu friktionskraften, f, skillnaden mellan den applicerade kraften och nettokraften. Ekvationen är f = tillämpad - Fnet.
Grafer friktionskraften
Grafer friktionskraften, f, på y-axeln mot normalkraften, N, på x-axeln. Lutningen ger dig den kinetiska friktionskoefficienten.
Spela in rampinformation
Placera föremålet på banan i ena änden och lyft sakta änden för att göra en ramp. Spela in vinkeln θ, där blocket bara börjar glida. I denna vinkel är den effektiva tyngdkraften som verkar nerför rampen bara knappt större än friktionskraften som hindrar blocket från att börja glida. Genom att integrera friktionens fysik med det lutande planets geometri ger en enkel formel för statisk friktionskoefficient: μ = solbränna (θ), där μ är friktionskoefficienten och θ är vinkeln.