Οι περισσότεροι άνθρωποι καταλαβαίνουν την τριβή με διαισθητικό τρόπο. Όταν προσπαθείτε να σπρώξετε ένα αντικείμενο κατά μήκος μιας επιφάνειας, η επαφή μεταξύ του αντικειμένου και της επιφάνειας αντιστέκεται στην ώθηση σας σε μια συγκεκριμένη δύναμη ώθησης. Ο υπολογισμός της δύναμης τριβής μαθηματικά συνήθως περιλαμβάνει τον «συντελεστή τριβής», ο οποίος περιγράφει πόσο συγκεκριμένα υλικά «κολλάνε μαζί» για να αντισταθούν στην κίνηση και κάτι που ονομάζεται «κανονική δύναμη» που σχετίζεται με τη μάζα του αντικείμενο. Αλλά αν δεν γνωρίζετε τον συντελεστή τριβής, πώς θα επιλύσετε τη δύναμη; Μπορείτε να το επιτύχετε είτε αναζητώντας ένα τυπικό αποτέλεσμα στο διαδίκτυο είτε πραγματοποιώντας ένα μικρό πείραμα.
Χρησιμοποιήστε το εν λόγω αντικείμενο και ένα μικρό τμήμα της επιφάνειας που μπορείτε να κινηθείτε ελεύθερα για να δημιουργήσετε μια κεκλιμένη ράμπα. Εάν δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ολόκληρη την επιφάνεια ή ολόκληρο το αντικείμενο, απλώς χρησιμοποιήστε ένα κομμάτι από κάτι που κατασκευάζεται από το ίδιο υλικό. Για παράδειγμα, εάν έχετε ένα δάπεδο με πλακάκια ως επιφάνεια, θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε ένα μόνο πλακίδιο για να δημιουργήσετε τη ράμπα. Εάν έχετε ένα ξύλινο ντουλάπι ως αντικείμενο, χρησιμοποιήστε ένα διαφορετικό, μικρότερο αντικείμενο από ξύλο (ιδανικά με παρόμοιο φινίρισμα στο ξύλο). Όσο πιο κοντά μπορείτε να φτάσετε στην πραγματική κατάσταση, τόσο πιο ακριβής θα είναι ο υπολογισμός σας.
Βεβαιωθείτε ότι μπορείτε να ρυθμίσετε την κλίση της ράμπας, στοιβάζοντας μια σειρά από βιβλία ή κάτι παρόμοιο, ώστε να μπορείτε να κάνετε μικρές προσαρμογές στο μέγιστο ύψος του.
Όσο πιο κεκλιμένη είναι η επιφάνεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη που οφείλεται στη βαρύτητα για να την τραβήξει κάτω από τη ράμπα. Η δύναμη της τριβής λειτουργεί ενάντια σε αυτό, αλλά σε κάποιο σημείο, η δύναμη που οφείλεται στη βαρύτητα την ξεπερνά. Αυτό σας λέει τη μέγιστη δύναμη τριβής για αυτά τα υλικά και οι φυσικοί το περιγράφουν μέσω του συντελεστή στατικής τριβής (μστατικός). Το πείραμα σάς επιτρέπει να βρείτε την αξία για αυτό.
Τοποθετήστε το αντικείμενο πάνω από την επιφάνεια σε μια ρηχή γωνία που δεν θα το κάνει να γλιστρήσει κάτω από τη ράμπα. Αυξήστε σταδιακά την κλίση της ράμπας προσθέτοντας βιβλία ή άλλα λεπτά αντικείμενα στη στοίβα σας και βρείτε την απότομη κλίση στην οποία μπορείτε να την κρατήσετε χωρίς να κινείται το αντικείμενο. Θα δυσκολευτείτε να λάβετε μια εντελώς ακριβή απάντηση, αλλά η καλύτερη εκτίμησή σας θα είναι αρκετά κοντά στην πραγματική τιμή για τον υπολογισμό. Μετρήστε το ύψος της ράμπας και το μήκος της βάσης της ράμπας όταν βρίσκεται σε αυτήν την κλίση. Θεωρείτε ουσιαστικά τη ράμπα σχηματίζοντας ένα ορθογώνιο τρίγωνο με το πάτωμα και μετράτε το μήκος και το ύψος του τριγώνου.
Τα μαθηματικά για την κατάσταση λειτουργούν τακτοποιημένα και αποδεικνύεται ότι η εφαπτομένη της γωνίας της κλίσης σας λέει την τιμή του συντελεστή. Ετσι:
Ή, επειδή μαύρισμα = αντίθετο / παρακείμενο = μήκος βάσης / ύψος, υπολογίζετε:
Όπου το «ΝΣημαίνει την κανονική δύναμη. Για μια επίπεδη επιφάνεια, η τιμή αυτού ισούται με το βάρος του αντικειμένου, οπότε μπορείτε να χρησιμοποιήσετε:
Για παράδειγμα, το ξύλο σε μια πέτρινη επιφάνεια έχει συντελεστή τριβήςμστατικός = 0,3, οπότε χρησιμοποιώντας αυτήν την τιμή για ένα ξύλινο ντουλάπι 10 κιλών (kg) σε μια πέτρινη επιφάνεια:
Κοιτάξτε στο διαδίκτυο για να βρείτε τον συντελεστή τριβής μεταξύ των δύο ουσιών σας. Για παράδειγμα, ένα ελαστικό αυτοκινήτου σε άσφαλτο έχει συντελεστήμστατικός = 0,72, ο πάγος στο ξύλο έχειμστατικός = 0,05 και το ξύλο σε τούβλο έχειμστατικός = 0,6. Βρείτε την τιμή για την περίπτωσή σας (συμπεριλαμβανομένης της χρήσης του συντελεστή ολίσθησης εάν δεν υπολογίζετε την τριβή από τη στάση) και σημειώστε την.
Εάν δεν είναι, η κανονική δύναμη είναι ασθενέστερη. Σε αυτήν την περίπτωση, βρείτε τη γωνία της κλίσηςθκαι υπολογίστε:
Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ένα μπλοκ πάγου 1 κιλού σε ξύλο, κεκλιμένο στους 30 ° και να το θυμόμαστεσολ= 9,8 m / s2, αυτό δίνει:
F = \ cos {\ theta} \ mu_ {static} mg = \ cos {30} \ φορές 0,05 \ φορές 1 \ φορές 9,8 = 0,424 \ κείμενο {N}