Tarcie występuje na dwa sposoby: kinetyczny i statyczny. Tarcie kinetyczne działa na obiekt, który ślizga się po powierzchni, natomiast tarcie statyczne występuje, gdy tarcie uniemożliwia ruch obiektu. Prosty, ale skuteczny model tarcia polega na tym, że siła tarcia f jest równa iloczynowi siły normalnej N i liczby zwanej współczynnikiem tarcia μ. Współczynnik jest inny dla każdej pary materiałów, które się ze sobą stykają, w tym materiału, który oddziałuje ze sobą. Siła normalna to siła prostopadła do powierzchni styku między dwiema powierzchniami ślizgowymi – innymi słowy, jak mocno do siebie dociskają.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Wzór do obliczenia współczynnika tarcia to μ = f÷N. Siła tarcia f działa zawsze w kierunku przeciwnym do zamierzonego lub rzeczywistego ruchu, ale tylko równolegle do powierzchni.
Zmierz czas ruchu
Aby zmierzyć siłę tarcia, przygotuj eksperyment, w którym blok, ciągnięty przez sznurek biegnący po krążku i przymocowany do wiszącej masy, ślizga się po torze. Rozpocznij bloczek jak najdalej od bloczka, zwolnij bloczek i zapisz czas t potrzebny do przemieszczenia się odległości L wzdłuż toru. Gdy zwisająca masa jest mała, może być konieczne lekkie popchnięcie bloku, aby go poruszyć. Powtórz ten pomiar z różnymi wiszącymi ciężarkami.
Oblicz siłę tarcia
Oblicz siłę tarcia. Aby rozpocząć, najpierw oblicz Fnet, siłę wypadkową na bloku. Równanie to
F_{net}=\frac{2ML}{t^2}
gdzie M jest masą bloku w gramach.
Siła przyłożona do klocka, Fapplied, to ciągnięcie sznurka spowodowane ciężarem wiszącej masy, m. Oblicz przyłożoną siłę, Fapplied=mg, gdzie g = 9,81 metra na sekundę do kwadratu, stała przyspieszenia grawitacyjnego.
Oblicz N, siła normalna to ciężar bloku.
N=Mg
Teraz oblicz siłę tarcia, f, różnicę między przyłożoną siłą a siłą wypadkową. Równanie to:
f=F_{zastosowano}-F_{net}
Wykres siły tarcia
Narysuj wykres siły tarcia f na osi y w funkcji siły normalnej N na osi x. Nachylenie da ci współczynnik tarcia kinetycznego.
Zapisuj dane rampy
Umieść obiekt na torze na jednym końcu i powoli podnieś ten koniec, aby zrobić rampę. Zapisz kąt θ, pod którym blok zaczyna się przesuwać. Przy tym kącie efektywna siła grawitacji działająca w dół rampy jest niewiele większa niż siła tarcia zapobiegająca ślizganiu się bloku. Połączenie fizyki tarcia z geometrią płaszczyzny pochyłej daje prosty wzór na współczynnik tarcia statycznego: μ = tan (θ), gdzie μ jest współczynnikiem tarcia, a θ jest kąt.