摩擦係数の計算方法

摩擦は、動的と静的の2つの方法で発生します。 動摩擦は、表面上をスライドするオブジェクトに作用しますが、静摩擦は、摩擦によってオブジェクトが移動できない場合に発生します。 摩擦の単純ですが効果的なモデルは、摩擦力fが、垂直力Nと摩擦係数μと呼ばれる数値の積に等しいことです。 係数は、それ自体と相互作用する材料を含め、互いに接触する材料のペアごとに異なります。 法線力は、2つの滑り面の間の境界面に垂直な力、つまり、互いに押し合う強さです。

TL; DR(長すぎる; 読んでいない)

摩擦係数の計算式はμ= f÷Nです。 摩擦力fは、常に意図した動きまたは実際の動きと反対の方向に作用しますが、表面に平行なだけです。

移動時間を測定する

摩擦力を測定するには、滑車の上を走る紐で引っ張られ、吊り下げられた塊に取り付けられたブロックがトラックを横切ってスライドする実験を設定します。 滑車からできるだけ離れた場所でブロックを開始し、ブロックを解放して、トラックに沿って距離Lを移動するのにかかる時間tを記録します。 吊り下げ質量が小さい場合は、ブロックを少し動かす必要があります。 異なる吊り下げ質量でこの測定を繰り返します。

摩擦力を計算する

摩擦力を計算します。 まず、ブロックにかかる正味の力であるFnetを計算します。 方程式は

F_ {net} = \ frac {2ML} {t ^ 2}

ここで、Mはブロックの質量(グラム)です。

ブロックに加えられる力Fappliedは、吊り下げられた質量mの重量によって引き起こされる弦からの引っ張りです。 加えられた力、Fapplied = mgを計算します。ここで、g = 9.81メートル/秒の2乗、重力加速度定数です。

Nを計算します。法線力は、ブロックの重量です。

N = Mg

次に、加えられた力と正味の力の差である摩擦力fを計算します。 方程式は次のとおりです。

f = F_ {applied} -F_ {net}

摩擦力をグラフ化する

x軸の法線力Nに対して、y軸の摩擦力fをグラフ化します。 勾配は動摩擦係数を示します。

ランプデータの記録

オブジェクトをトラックの一方の端に置き、その端をゆっくりと持ち上げてランプを作成します。 ブロックがスライドし始める角度θを記録します。 この角度では、ランプに作用する有効重力は、ブロックがスライドし始めるのを妨げる摩擦力よりもわずかに大きくなります。 摩擦の物理学を傾斜面の形状に組み込むと、次の簡単な式が得られます。 静摩擦係数:μ= tan(θ)、ここでμは摩擦係数、θは 角度。

  • シェア
instagram viewer