Většina lidí chápe tření intuitivně. Když se pokusíte tlačit objekt podél povrchu, kontakt mezi objektem a povrchem odolá vašemu tlaku až do určité síly tlačení. Matematický výpočet třecí síly obvykle zahrnuje „koeficient tření“, který popisuje, kolik těchto dvou konkrétní materiály „drží pohromadě“, aby odolávaly pohybu, a něco, čemu se říká „normální síla“, která souvisí s hmotou objekt. Ale pokud neznáte koeficient tření, jak vypočítáte sílu? Toho můžete dosáhnout vyhledáním standardního výsledku online nebo provedením malého experimentu.
Pomocí dotyčného objektu a malé části povrchu se můžete volně pohybovat a nastavit šikmou rampu. Pokud nemůžete použít celý povrch nebo celý předmět, použijte kousek něčeho vyrobeného ze stejného materiálu. Například pokud máte jako povrch dlaždicovou podlahu, můžete k vytvoření rampy použít jednu dlaždici. Pokud máte jako předmět dřevěnou skříň, použijte jiný, menší předmět ze dřeva (nejlépe s podobnou povrchovou úpravou dřeva). Čím blíže se dostanete ke skutečné situaci, tím přesnější bude váš výpočet.
Ujistěte se, že můžete upravit sklon rampy naskládáním řady knih nebo něčeho podobného, abyste mohli provést malé úpravy její maximální výšky.
Čím více je povrch nakloněn, tím více síly působením gravitace bude pracovat na jeho stažení po rampě. Síla tření proti tomu pracuje, ale v určitém okamžiku ji gravitační síla překoná. To vám řekne maximální sílu tření pro tyto materiály a fyzici to popsají pomocí koeficientu statického tření (μstatický). Experiment vám umožňuje najít pro to hodnotu.
Umístěte předmět na povrch pod mělkým úhlem, díky kterému neklouzá po rampě. Postupně zvyšujte sklon rampy přidáním knih nebo jiných tenkých předmětů do svého stohu a najděte nejstrmější sklon, na který ji můžete držet, aniž by se předmět pohyboval. Budete se snažit získat úplně přesnou odpověď, ale váš nejlepší odhad bude dostatečně blízko skutečné hodnotě pro výpočet. Změřte výšku rampy a délku základny rampy, když je v tomto sklonu. S rampou v podstatě zacházíte jako s pravoúhlým trojúhelníkem s podlahou a měřením délky a výšky trojúhelníku.
Matematika pro situaci funguje úhledně a ukazuje se, že tečna úhlu sklonu vám říká hodnotu koeficientu. Tak:
Nebo proto, že tan = opačný / sousedící = délka základny / výška, vypočítáte:
Kde "N“Znamená normální sílu. Pro rovný povrch se jeho hodnota rovná hmotnosti objektu, takže můžete použít:
Například dřevo na kamenném povrchu má koeficient třeníμstatický = 0,3, takže použití této hodnoty pro 10 kilogramovou (kg) dřevěnou skříň na kamenném povrchu:
Podívejte se online a vyhledejte koeficient tření mezi vašimi dvěma látkami. Například pneumatika pro automobily na asfaltu má koeficientμstatický = 0,72, led na dřevě máμstatický = 0,05 a dřevo na cihle máμstatický = 0,6. Najděte hodnotu své situace (včetně použití posuvného koeficientu, pokud nepočítáte tření ze stacionárního stavu) a poznamenejte si to.
Pokud tomu tak není, je normální síla slabší. V takovém případě najděte úhel sklonuθa vypočítat:
Například pomocí 1 kg bloku ledu na dřevě, nakloněném do 30 °, a pamatovat si toG= 9,8 m / s2, to dává:
F = \ cos {\ theta} \ mu_ {static} mg = \ cos {30} \ krát 0,05 \ krát 1 \ krát 9,8 = 0,424 \ text {N}