De fleste mennesker forstår friktion på en intuitiv måde. Når du prøver at skubbe et objekt langs en overflade, modstår kontakten mellem objektet og overfladen dit skub op til en vis skubbe styrke. Beregning af friktionskraften matematisk involverer normalt "friktionskoefficienten", som beskriver, hvor meget de to specifikke materialer "holder sammen" for at modstå bevægelse, og noget kaldet "normal kraft", der vedrører massen af objekt. Men hvis du ikke kender friktionskoefficienten, hvordan udarbejder du styrken? Du kan opnå dette enten ved at slå et standardresultat op online eller gennemføre et lille eksperiment.
Brug det pågældende objekt og en lille del af overfladen, som du kan bevæge dig frit for at oprette en skrå rampe. Hvis du ikke kan bruge hele overfladen eller hele genstanden, skal du bare bruge et stykke noget lavet af det samme materiale. For eksempel, hvis du har et flisebelagt gulv som en overflade, kan du bruge en enkelt flise til at skabe rampen. Hvis du har et træskab som objekt, skal du bruge en anden, mindre genstand lavet af træ (ideelt med en lignende finish på træet). Jo tættere du kan komme den virkelige situation, jo mere præcis bliver din beregning.
Sørg for, at du kan justere rampens hældning ved at stable en række bøger eller lignende, så du kan foretage små justeringer til den maksimale højde.
Jo mere skråt overfladen er, desto mere vil kraften på grund af tyngdekraften arbejde på at trække den ned ad rampen. Friktionskraften virker imod dette, men på et tidspunkt overvinder kraften på grund af tyngdekraften den. Dette fortæller dig den maksimale friktionskraft for disse materialer, og fysikere beskriver dette gennem koefficienten for statisk friktion (μstatisk). Eksperimentet giver dig mulighed for at finde værdien for dette.
Placer genstanden oven på overfladen i en lav vinkel, der ikke får den til at glide ned ad rampen. Forøg gradvis rampens hældning ved at tilføje bøger eller andre tynde genstande til din stak, og find den stejleste hældning, du kan holde den på uden at objektet bevæger sig. Du vil kæmpe for at få et helt præcist svar, men dit bedste skøn vil være tæt på den sande værdi til beregningen. Mål rampens højde og længden af rampens bund, når den har denne hældning. Du behandler i det væsentlige rampen som at danne en retvinklet trekant med gulvet og måler længden og højden af trekanten.
Matematikken for situationen fungerer pænt, og det viser sig, at tangens af hældningsvinklen fortæller værdien af koefficienten. Så:
Eller fordi tan = modsat / tilstødende = længde på base / højde, beregner du:
Hvor er "N”Står for den normale kraft. For en flad overflade er værdien af dette lig med genstandens vægt, så du kan bruge:
For eksempel har træ på en stenoverflade en friktionskoefficient påμstatisk = 0,3, så brug denne værdi til et 10 kg (kg) træskab på en stenoverflade:
Se online for at finde friktionskoefficienten mellem dine to stoffer. For eksempel har et bildæk på asfalt en koefficient påμstatisk = 0,72, is på træ harμstatisk = 0,05 og træ på mursten harμstatisk = 0,6. Find værdien for din situation (inklusive brug af glidekoefficienten, hvis du ikke beregner friktionen fra stationær), og noter den.
Hvis det ikke er tilfældet, er den normale kraft svagere. I dette tilfælde skal du finde skråningsvinklenθog beregne:
For eksempel ved at bruge en 1 kg isblok på træ, tilbøjelig til 30 °, og huske detg= 9,8 m / s2, dette giver:
F = \ cos {\ theta} \ mu_ {statisk} mg = \ cos {30} \ gange 0,05 \ gange 1 \ gange 9,8 = 0,424 \ tekst {N}