Berze ir spēks, kas iebilst pret kustību. Fiziķi nošķir statisko berzi, kas darbojas, lai ķermenis paliktu miera stāvoklī, un kinētisko berzi, kas darbojas, lai palēninātu tā kustību, tiklīdz tas sāk kustēties. Statiskās berzes spēks (Fs) ir proporcionāls perpendikulārajam spēkam, ko ķermenis pieliek pret virsmu, pa kuru tas pārvietojas, ko sauc par parasto spēku (FN). Proporcionalitātes koeficientu sauc par statiskās daļas koeficientu, ko parasti apzīmē ar grieķu burtu mu ar apakškopus (µs). Matemātiskā saistība ir:
F_s = \ mu_s F_N
Šis koeficients ir atkarīgs no divu virsmu īpašībām, kuras saskaras viena ar otru. Tas ir tabulēts vairākiem dažādiem materiāliem. Ja nevarat atrastµs izmantotajiem materiāliem to varat noteikt ar vienkāršu eksperimentu.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Lai atrastu minimālo statiskās berzes koeficientu starp diviem materiāliem, no viena materiāla izveidojiet slīpuma plakni un uz tā novietojiet ķermeni, kas izgatavots no otra materiāla. Palieliniet slīpuma leņķi, līdz ķermenis sāk slīdēt. Leņķa tangenss ir berzes koeficients.
Izmantojiet slīpi plakni
Vienkāršs veids, kā noteiktµsir novietot attiecīgo objektu uz slīpas plaknes, kas izgatavota no tā paša materiāla kā jūsu pētītā virsma. Pakāpeniski palieliniet slīpuma leņķi, līdz objekts sāk slīdēt. Pierakstiet šo leņķi. Jūs uzreiz varat atrastµsjo tas ir vienāds ar leņķa pieskari. Lūk, kāpēc:
Paceļot slīpumu, gravitācijas spēks, kas iedarbojas uz masas ķermenimir horizontāla un vertikāla sastāvdaļa. Piemērojot Ņūtona likumu katram no tiem tieši pirms ķermeņa kustības, jūs atradīsit horizontālo komponentu (kas darbojasx-direction) būtFx = max. Tas pats attiecas arī uzyvirziens:Fy = may.
Paātrinājumsxvirziens,max, ir vienāds ar gravitācijas spēku, kas ir masa reizinājums ar gravitācijas izraisītu paātrinājumu (g) reizina leņķa sinusu (ø), kas izveidota slīpuma atbalsta punktā. Tā kā ķermenis nekustās, tas ir vienāds ar statiskās berzes pretējo spēku, un jūs varat rakstīt:
1. mg \ sin {\ theta} = F_s
They- spēka virziena sastāvdaļa,may, ir vienāds ar leņķa kosinusu, reizinot ar masu, reizinot ar gravitācijas izraisīto paātrinājumu, un tam jābūt vienādam ar parasto spēku, jo ķermenis nekustās,
2. F_N = mg \ cos {\ theta}
Atcerieties, kaFs = µsFN. AizstātFs(1) vienādojumā:
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s F_N
un aizstāj ar vienādojumu ar (2) vienādojumuFN:
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s mg \ cos {\ theta}
Termiņš "mg"atceļ no abām pusēm:
\ mu_s = \ frac {\ sin {\ theta}} {\ cos {\ theta}} = \ tan {\ theta}