De meeste mensen begrijpen wrijving op een intuïtieve manier. Wanneer u een object langs een oppervlak probeert te duwen, weerstaat het contact tussen het object en het oppervlak uw duw tot een bepaalde duwkracht. Het wiskundig berekenen van de wrijvingskracht omvat meestal de "wrijvingscoëfficiënt", die beschrijft hoeveel de twee specifieke materialen "kleven aan elkaar" om beweging te weerstaan, en iets dat de "normaalkracht" wordt genoemd en betrekking heeft op de massa van de voorwerp. Maar als u de wrijvingscoëfficiënt niet kent, hoe berekent u dan de kracht? U kunt dit bereiken door online een standaardresultaat op te zoeken of door een klein experiment uit te voeren.
Gebruik het object in kwestie en een klein deel van het oppervlak dat je vrij kunt bewegen om een hellende helling op te zetten. Als je niet het hele oppervlak of het hele object kunt gebruiken, gebruik dan gewoon een stuk van iets dat van hetzelfde materiaal is gemaakt. Als u bijvoorbeeld een tegelvloer als ondergrond heeft, kunt u een enkele tegel gebruiken om de hellingbaan te maken. Als je een houten kast als object hebt, gebruik dan een ander, kleiner object gemaakt van hout (idealiter met een vergelijkbare afwerking op het hout). Hoe dichter u bij de werkelijke situatie komt, hoe nauwkeuriger uw berekening zal zijn.
Zorg ervoor dat u de helling van de oprijplaat kunt aanpassen door een reeks boeken of iets dergelijks op elkaar te stapelen, zodat u kleine aanpassingen kunt maken aan de maximale hoogte.
Hoe schuiner het oppervlak, hoe meer de zwaartekracht zal werken om het van de helling af te trekken. De wrijvingskracht werkt dit tegen, maar op een gegeven moment overwint de kracht als gevolg van de zwaartekracht het. Dit vertelt je de maximale wrijvingskracht voor deze materialen, en natuurkundigen beschrijven dit door de statische wrijvingscoëfficiënt (μstatisch). Het experiment stelt u in staat om de waarde hiervoor te vinden.
Plaats het object op het oppervlak in een ondiepe hoek zodat het niet van de oprit glijdt. Verhoog geleidelijk de helling van de helling door boeken of andere dunne voorwerpen aan uw stapel toe te voegen, en vind de steilste helling waarop u hem kunt houden zonder dat het object beweegt. U zult moeite hebben om een volledig precies antwoord te krijgen, maar uw beste schatting zal dicht genoeg bij de werkelijke waarde voor de berekening liggen. Meet de hoogte van de oprit en de lengte van de basis van de oprit wanneer deze in deze helling staat. Je behandelt de oprit in wezen als een rechthoekige driehoek met de vloer en meet de lengte en hoogte van de driehoek.
De wiskunde voor de situatie werkt netjes, en het blijkt dat de tangens van de hellingshoek je de waarde van de coëfficiënt vertelt. Zo:
Of, omdat tan = tegenover / aangrenzend = lengte van basis / hoogte, bereken je:
Waar de "nee” staat voor de normaalkracht. Voor een plat oppervlak is de waarde hiervan gelijk aan het gewicht van het object, dus je kunt gebruiken:
Hout op een stenen oppervlak heeft bijvoorbeeld een wrijvingscoëfficiënt vanμstatisch = 0,3, dus met deze waarde voor een houten kast van 10 kilogram (kg) op een stenen ondergrond:
Kijk online om de wrijvingscoëfficiënt tussen uw twee stoffen te vinden. Een autoband op asfalt heeft bijvoorbeeld een coëfficiënt vanμstatisch = 0,72, ijs op hout heeftμstatisch = 0,05 en hout op baksteen heeftμstatisch = 0,6. Zoek de waarde voor uw situatie (inclusief het gebruik van de glijdende coëfficiënt als u de wrijving niet vanuit stationair berekent) en noteer deze.
Als dat niet het geval is, is de normaalkracht zwakker. Zoek in dit geval de hellingshoekθen bereken:
Gebruik bijvoorbeeld een blok ijs van 1 kg op hout, onder een hoek van 30°, en onthoud datg= 9,8 m / s2, dit geeft:
F=\cos{\theta} \mu_{static} mg=\cos{30}\times 0.05 \times 1 \times 9.8 = 0.424\text{ N}