משטחים מפעילים כוח חיכוך המתנגד לתנועות הזזה, ועליך לחשב את גודל הכוח הזה כחלק מבעיות פיזיקה רבות. כמות החיכוך תלויה בעיקר ב"כוח הרגיל ", אשר המשטחים מפעילים על העצמים היושבים עליהם, וכן במאפייני המשטח הספציפי שאתה שוקל. לרוב המטרות, אתה יכול להשתמש בנוסחה:
לחישוב חיכוך, עםנעומד על הכוח "הרגיל" ו"μ”המשלב את מאפייני המשטח.
חיכוך מתאר את הכוח בין שני משטחים כשאתה מנסה לנוע אחד על השני. הכוח מתנגד לתנועה, וברוב המקרים הכוח פועל בכיוון ההפוך לתנועה. למטה ברמה המולקולרית, כאשר אתה מצמיד שני משטחים זה לזה, פגמים קלים בכל אחד מהם המשטח יכול להשתלב, וייתכנו כוחות אטרקטיביים בין המולקולות של חומר אחד לבין האחר. גורמים אלה מקשים על העברתם זה ליד זה. אתה לא עובד ברמה הזו כשאתה מחשב את כוח החיכוך. במצבים יומיומיים, פיזיקאים מקבצים את כל הגורמים הללו ל"מקדם "μ.
הכוח ה"רגיל "מתאר את הכוח שמשטח עליו עצם מונח (או נלחץ עליו) מפעיל על האובייקט. עבור אובייקט דומם על משטח ישר, הכוח חייב להתנגד בדיוק לכוח עקב כוח המשיכה, אחרת האובייקט היה נע, על פי חוקי התנועה של ניוטון. הכוח ה"רגיל "(נ) הוא שם הכוח שעושה זאת.
זה תמיד פועל בניצב לפני השטח. המשמעות היא שעל משטח נוטה, הכוח הרגיל עדיין היה מצביע ישירות מפני השטח, בעוד שכוח הכובד יצביע ישירות כלפי מטה.
ניתן לתאר את הכוח הרגיל בפשטות ברוב המקרים על ידי:
N = מ"ג
פה,Mמייצג את מסת האובייקט, וזמייצג את התאוצה בגלל כוח המשיכה, שהוא 9.8 מטר לשנייה לשנייה (m / s2), או רשתות לק"ג (N / kg). זה פשוט תואם את "משקלו" של האובייקט.
עבור משטחים משופעים, חוזק הכוח הרגיל מצטמצם ככל שהמשטח נוטה יותר, כך שהנוסחה הופכת ל:
N = mg \ cos {\ theta}
עםθעומד על הזווית שהמשטח נוטה אליה.
לצורך חישוב פשוט, שקול משטח שטוח שעליו יושב גוש עץ של 2 ק"ג. הכוח הנורמלי היה מצביע ישירות כלפי מעלה (כדי לתמוך במשקל הבלוק), ותחשב:
N = 2 \ פעמים 9.8 = 19.6 \ טקסט {N}
המקדם תלוי באובייקט ובמצב הספציפי איתו אתה עובד. אם האובייקט כבר לא נע על פני השטח, אתה משתמש במקדם החיכוך הסטטיμסטָטִי, אבל אם הוא נע אתה משתמש במקדם החיכוך ההחליקיμשקופית.
באופן כללי, מקדם החיכוך ההחליק קטן ממקדם החיכוך הסטטי. במילים אחרות, קל יותר להחליק משהו שכבר מחליק מאשר להחליק משהו שהוא עדיין.
החומרים שאתה שוקל משפיעים גם על המקדם. לדוגמא, אם גוש העץ מקודם היה על משטח לבנים, המקדם היה 0.6, אך עבור עץ נקי הוא יכול להיות בין 0.25 ל 0.5. עבור קרח על קרח, המקדם הסטטי הוא 0.1. שוב, מקדם ההחלקה מפחית זאת עוד יותר, ל -0.03 עבור קרח על קרח ו -0.2 עבור עץ על עץ. חפש אלה על פני השטח שלך באמצעות טבלה מקוונת (ראה משאבים).
הנוסחה לכוח החיכוך קובעת:
F = \ mu N
לדוגמא, שקול גוש עץ בעל מסה של 2 ק"ג על שולחן עץ, שנדחף מנייח. במקרה זה, אתה משתמש במקדם הסטטי, עםμסטָטִי = 0.25 עד 0.5 לעץ. לְקִיחָהμסטָטִי = 0.5 כדי למקסם את ההשפעה הפוטנציאלית של חיכוך, ולזכור אתנ = 19.6 N מקודם, הכוח הוא:
F = 0.5 \ times19.6 = 9.8 \ text {N}
זכור שחיכוך מספק רק כוח להתנגד לתנועה, אז אם אתה מתחיל לדחוף אותו בעדינות ולקבל חזק יותר, כוח החיכוך יגדל לערך מקסימלי, וזה מה שחישבתם זה עתה. לפעמים פיסיקאים כותביםFמקסימום כדי להבהיר נקודה זו.
ברגע שהבלוק זז, אתה משתמשμשקופית = 0.2, במקרה זה:
F_ {slide} = \ mu_ {slide} N = 0.2 \ times 19.6 = 3.92 \ text {N}