마찰은 운동과 정적의 두 가지 방식으로 발생합니다. 운동 마찰은 표면에서 미끄러지는 물체에 작용하는 반면 정적 마찰은 마찰로 인해 물체가 움직이지 못할 때 발생합니다. 마찰에 대한 간단하지만 효과적인 모델은 마찰력 f가 수직력 N과 마찰 계수 μ라는 숫자의 곱과 같다는 것입니다. 계수는 자신과 상호 작용하는 재료를 포함하여 서로 접촉하는 재료 쌍마다 다릅니다. 수직력은 두 슬라이딩 표면 사이의 경계면에 수직 인 힘입니다. 즉, 서로 밀어내는 힘입니다.
TL; DR (너무 긴; 읽지 않음)
마찰 계수를 계산하는 공식은 μ = f ÷ N입니다. 마찰력 f는 항상 의도 된 동작이나 실제 동작의 반대 방향으로 작용하지만 표면과 만 평행합니다.
이동 시간 측정
마찰력을 측정하기 위해, 도르래를 가로 지르고 매달린 덩어리에 부착 된 줄에 의해 당겨진 블록이 트랙을 가로 질러 미끄러지는 실험을 설정합니다. 도르래에서 최대한 멀리 블록을 시작하고 블록을 풀고 트랙을 따라 거리 L을 이동하는 데 걸리는 시간 t를 기록하십시오. 매달린 덩어리가 작을 때 블록을 움직이기 위해 아주 약간 움직여야 할 수도 있습니다. 다른 매달린 질량으로이 측정을 반복합니다.
마찰력 계산
마찰력을 계산합니다. 시작하려면 먼저 블록의 순 힘인 Fnet을 계산합니다. 방정식은
F_ {net} = \ frac {2ML} {t ^ 2}
여기서 M은 그램 단위의 블록 질량입니다.
Fapplied 블록에 가해지는 힘은 매달린 질량 m의 무게에 의해 발생하는 현에서 당기는 힘입니다. 적용된 힘 Fapplied = mg를 계산합니다. 여기서 g = 9.81m / 초의 제곱 인 중력 가속도 상수입니다.
N을 계산하면 수직력은 블록의 무게입니다.
N = Mg
이제 적용된 힘과 순 힘의 차이 인 마찰력 f를 계산합니다. 방정식은 다음과 같습니다.
f = F_ {적용됨} -F_ {net}
마찰력 그래프
x 축의 수직력 N에 대한 y 축의 마찰력 f를 그래프로 표시합니다. 기울기는 운동 마찰 계수를 제공합니다.
램프 데이터 기록
물체를 트랙의 한쪽 끝에 놓고 천천히 들어 올려 경사로를 만듭니다. 블록이 미끄러지기 시작하는 각도 θ를 기록합니다. 이 각도에서 경사로 아래로 작용하는 유효 중력은 블록이 미끄러지기 시작하는 것을 막는 마찰력보다 겨우 큽니다. 마찰 물리학을 경사면의 기하학과 통합하면 다음과 같은 간단한 공식을 얻을 수 있습니다. 정적 마찰 계수: μ = tan (θ), 여기서 μ는 마찰 계수이고 θ는 각도.