Majoritatea oamenilor înțeleg frecarea într-un mod intuitiv. Când încercați să împingeți un obiect de-a lungul unei suprafețe, contactul dintre obiect și suprafață rezistă la împingerea dvs. până la o anumită forță de împingere. Calculul forței de frecare în mod matematic implică de obicei „coeficientul de frecare”, care descrie cât de mult sunt cele două materiale specifice „se lipesc împreună” pentru a rezista mișcării și ceva numit „forța normală” care se referă la masa obiect. Dar dacă nu cunoașteți coeficientul de fricțiune, cum vă determinați forța? Puteți obține acest lucru fie căutând un rezultat standard online, fie efectuând un mic experiment.
Utilizați obiectul în cauză și o mică secțiune a suprafeței pe care o puteți deplasa liber pentru a configura o rampă înclinată. Dacă nu puteți utiliza întreaga suprafață sau întregul obiect, folosiți doar o bucată din ceva realizat din același material. De exemplu, dacă aveți ca suprafață o pardoseală cu gresie, puteți utiliza o singură gresie pentru a crea rampa. Dacă aveți ca obiect un dulap din lemn, utilizați un obiect diferit, mai mic, realizat din lemn (ideal cu un finisaj similar pe lemn). Cu cât te poți apropia de situația reală, cu atât calculul tău va fi mai precis.
Asigurați-vă că puteți regla înclinația rampei, stivuind o serie de cărți sau ceva similar, astfel încât să puteți face mici ajustări la înălțimea sa maximă.
Cu cât suprafața este mai înclinată, cu atât forța datorată gravitației va acționa pentru a o trage în jos pe rampă. Forța de frecare funcționează împotriva acestui lucru, dar la un moment dat, forța datorată gravitației o învinge. Aceasta vă arată forța maximă de frecare pentru aceste materiale, iar fizicienii o descriu prin coeficientul de frecare statică (μstatic). Experimentul vă permite să găsiți valoarea pentru acest lucru.
Așezați obiectul deasupra suprafeței la un unghi superficial, care să nu-l facă să alunece pe rampă. Măriți treptat înclinația rampei adăugând cărți sau alte obiecte subțiri în teanc și găsiți cea mai abruptă înclinație la care o puteți ține fără ca obiectul să se miște. Vă veți lupta pentru a obține un răspuns complet precis, dar cea mai bună estimare va fi suficient de apropiată de valoarea reală pentru calcul. Măsurați înălțimea rampei și lungimea bazei rampei atunci când se află la această înclinație. În esență, tratați rampa ca formând un triunghi unghiular cu podeaua și măsurând lungimea și înălțimea triunghiului.
Matematica situației funcționează bine și se dovedește că tangenta unghiului înclinației vă spune valoarea coeficientului. Asa de:
Sau, deoarece tan = opus / adiacent = lungimea bazei / înălțimii, calculați:
Unde "N”Reprezintă forța normală. Pentru o suprafață plană, valoarea acesteia este egală cu greutatea obiectului, astfel încât să puteți utiliza:
De exemplu, lemnul pe o suprafață de piatră are un coeficient de frecare deμstatic = 0,3, deci folosind această valoare pentru un dulap de lemn de 10 kg (kg) pe o suprafață de piatră:
Căutați online pentru a găsi coeficientul de frecare dintre cele două substanțe. De exemplu, o anvelopă auto pe asfalt are un coeficient deμstatic = 0,72, gheața pe lemn areμstatic = 0,05 iar lemnul pe cărămidă areμstatic = 0,6. Găsiți valoarea pentru situația dvs. (inclusiv utilizarea coeficientului de alunecare dacă nu calculați fricțiunea de la staționare) și notați-o.
Dacă nu este, forța normală este mai slabă. În acest caz, găsiți unghiul înclinăriiθși calculați:
De exemplu, folosind un bloc de gheață de 1 kg pe lemn, înclinat la 30 ° și ne amintim de astag= 9,8 m / s2, Asta da:
F = \ cos {\ theta} \ mu_ {static} mg = \ cos {30} \ times 0,05 \ times 1 \ times 9,8 = 0,424 \ text {N}