Innehåll
Friktion är en kraft som motsätter sig rörelse. Fysiker skiljer mellan statisk friktion, som verkar för att hålla en kropp i vila, och kinetisk friktion, som verkar för att bromsa sin rörelse när den börjar röra sig. Kraften som utövas av statisk friktion (Fs) är proportionell mot den vinkelräta kraften som utövas av en kropp mot ytan längs vilken dess rörelse, som kallas normalkraften (FN). Proportionalitetsfaktorn kallas statisk fraktionskoefficient, som vanligtvis betecknas med den grekiska bokstaven mu med ett subscript s (µs). Den matematiska relationen är:
Fs = µs × FN
Denna koefficient beror på egenskaperna hos de två ytorna som är i kontakt med varandra. Det har tabellerats för ett antal olika material. Om du inte kan hitta µs för de material du använder kan du bestämma det med ett enkelt experiment.
TL; DR (för lång; läste inte)
TL; DR (för lång; läste inte)
För att hitta lägsta koefficient för statisk friktion mellan två material, konstruera ett lutningsplan från ett av materialen och placera en kropp tillverkad av det andra materialet på det. Öka lutningsvinkeln tills kroppen börjar glida. Vinkelens tangens är friktionskoefficienten.
Använd ett lutande plan
Ett enkelt sätt att bestämma µs är att placera objektet i fråga på ett lutande plan tillverkat av samma material som ytan du studerar. Öka gradvis lutningen tills objektet börjar glida. Spela in den vinkeln. Du kan genast hitta µs eftersom det är lika med vinkelns tangens. Här är varför:
När du höjer lutningen, tyngdkraften verkar på en massakropp m har en horisontell och en vertikal komponent. Tillämpa Newtons lag på var och en av dessa strax innan kroppen börjar röra sig, hittar du den horisontella komponenten (som verkar i x-riktning) att vara Fx = max. Detsamma gäller i y riktning: Fy = may.
Accelerationen i x-riktning, max, är lika med tyngdkraften, som är massa gånger acceleration på grund av tyngdkraften (g) gånger sinus på vinkeln (øbildas vid lutningens topp. Eftersom kroppen inte rör sig, är detta lika med motståndskraften i statisk friktion, och du kan skriva:
(1) mg × synd (ø) = Fs
De y-styrningskomponent i kraft, may, är lika med kosinus i vinkeln gånger massan gånger accelerationen på grund av tyngdkraften, och detta måste vara lika med normalkraften, eftersom kroppen inte rör sig,
(2) FN = mg × cos (ø)
Kom ihåg det Fs = µsFN. Ersättning för Fs i ekvation (1):
mg × synd (ø) = µsFN
och använd jämlikhet till ekvation (2) för att ersätta FN:
mg × synd (ø) = µs × mg × cos (ø)
Termen "mg"avbryter från båda sidor:
µs = synd (ø) / cos (ø) = solbränna (ø)