חיכוך הוא כוח המתנגד לתנועה. פיזיקאים מבחינים בין חיכוך סטטי, הפועל לשמירת גוף במנוחה, לבין חיכוך קינטי, הפועל להאטת תנועתו ברגע שהוא מתחיל לנוע. הכוח שמופעל על ידי חיכוך סטטי (Fס) הוא פרופורציונאלי לכוח הניצב שמפעיל גוף על פני השטח שלאורכו הוא נע, הנקרא הכוח הרגיל (Fנ). גורם המידתיות נקרא מקדם השבר הסטטי, שמסומן בדרך כלל באות היוונית mu עם כתב משנה.ס (µס). היחס המתמטי הוא:
F_s = \ mu_s F_N
מקדם זה תלוי במאפיינים של שני המשטחים הנמצאים במגע זה עם זה. זה הועלה למספר חומרים שונים. אם אתה לא יכול למצואµס עבור החומרים שבהם אתה משתמש, תוכל לקבוע זאת באמצעות ניסוי פשוט.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
כדי למצוא את מקדם החיכוך הסטטימלי המינימלי בין שני חומרים, בנה מפלס שיפוע מאחד החומרים והנח עליו גוף עשוי מהחומר השני. הגדל את זווית השיפוע עד שהגוף מתחיל להחליק. משיק הזווית הוא מקדם החיכוך.
השתמש במישור נוטה
דרך פשוטה לקבועµסזה למקם את האובייקט המדובר במישור משופע העשוי מאותו חומר כמו המשטח אותו אתה לומד. הגדל בהדרגה את זווית השיפוע עד שהאובייקט מתחיל להחליק. הקלט את הזווית הזו. אתה יכול מיד למצואµסכי זה שווה למשיק הזווית. הנה למה:
כשאתה מעלה את השיפוע, כוח הכובד הפועל על גוף המסהMבעל רכיב אופקי ואנכי. החלת חוק ניוטון על כל אחד מאלה רגע לפני שהגוף מתחיל לנוע, אתה מוצא את המרכיב האופקי (הפועל באיקס-כיוון) להיותFאיקס = אִמָאאיקס. הדבר נכון גם בyכיוון:Fy = אִמָאy.
התאוצה באיקס-כיוון,אִמָאאיקס, שווה לכוח הכובד, שהוא מסה כפול תאוצה עקב כוח המשיכה (ז) פי סינוס הזווית (ø) נוצר בנקודת המשען של השיפוע. מכיוון שהגוף אינו נע, זה שווה לכוח המנוגד של חיכוך סטטי, ואתה יכול לכתוב:
1. mg \ sin {\ theta} = F_s
הyמרכיב הכיוון של הכוח,אִמָאy, שווה לקוסינוס של הזווית כפול המסה כפול התאוצה בגלל כוח הכבידה, וזה חייב להיות שווה לכוח הרגיל, מכיוון שהגוף אינו נע,
2. F_N = mg \ cos {\ theta}
זכור את זהFס = µסFנ. תחליף לFסבמשוואה (1):
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s F_N
והשתמש בשוויון למשוואה (2) להחליףFנ:
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s mg \ cos {\ theta}
התנאי "מ"ג"מבטל משני הצדדים:
\ mu_s = \ frac {\ sin {\ theta}} {\ cos {\ theta}} = \ tan {\ theta}