Hur man beräknar friktionskoefficienten

Friktion sker på två sätt: kinetisk och statisk. Kinetisk friktion verkar på ett objekt som glider på en yta, medan statisk friktion uppstår när friktion hindrar objektet från att röra sig. En enkel men effektiv modell för friktion är att friktionskraften, f, är lika med produkten av den normala kraften, N, och ett tal som kallas friktionskoefficienten, μ. Koefficienten är olika för varje par material som kommer i kontakt med varandra, inklusive ett material som interagerar med sig själv. Den normala kraften är den kraft som är vinkelrät mot gränsytan mellan två glidytor - med andra ord hur hårt de trycker mot varandra.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Formeln för beräkning av friktionskoefficienten är μ = f ÷ N. Friktionskraften, f, verkar alltid i motsatt riktning av den avsedda eller faktiska rörelsen, men bara parallellt med ytan.

Mät rörelsens tid

För att mäta friktionskraften, sätt upp ett experiment där ett block, som dras av en sträng som löper över en remskiva och är fäst vid en hängande massa, glider över ett spår. Starta blocket så långt från remskivan som möjligt, släpp blocket och registrera tiden, t, det tar att flytta ett avstånd, L, längs banan. När den hängande massan är liten kan du behöva knuffa blocket mycket lite för att få det att röra sig. Upprepa denna mätning med olika hängande massor.

Beräkna friktionskraften

Beräkna friktionskraften. Till att börja med beräknar du först Fnet, nettokraften på blocket. Ekvationen är

F_ {net} = \ frac {2ML} {t ^ 2}

där M är blockets massa i gram.

Den applicerade kraften på blocket, Fapplied, är dragningen från strängens orsak av vikten på den hängande massan, m. Beräkna den applicerade kraften, Fapplied = mg, där g = 9,81 meter per sekund i kvadrat, gravitationsaccelerationskonstanten.

Beräkna N, den normala kraften är vikten på blocket.

N = Mg

Beräkna nu friktionskraften, f, skillnaden mellan den applicerade kraften och nettokraften. Ekvationen är:

f = F_ {tillämpad} -F_ {net}

Grafera friktionskraften

Grafera friktionskraften, f, på y-axeln mot den normala kraften, N, på x-axeln. Lutningen ger dig den kinetiska friktionskoefficienten.

Spela in rampdata

Placera objektet på banan i ena änden och lyft långsamt den änden för att göra en ramp. Registrera vinkeln, θ, med vilken blocket bara börjar glida. I denna vinkel är den effektiva tyngdkraften som verkar nerför rampen knappt större än friktionskraften som förhindrar att blocket börjar glida. Att integrera friktionsfysiken med det lutande planets geometri ger en enkel formel för koefficienten för statisk friktion: μ = tan (θ), där μ är friktionskoefficienten och θ är vinkel.

  • Dela med sig
instagram viewer