วิธีการคำนวณสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน

แรงเสียดทานเกิดขึ้นได้สองวิธี: จลนศาสตร์และสถิต แรงเสียดทานจลน์กระทำกับวัตถุที่เลื่อนบนพื้นผิว ในขณะที่แรงเสียดทานสถิตเกิดขึ้นเมื่อแรงเสียดทานป้องกันไม่ให้วัตถุเคลื่อนที่ แบบจำลองแรงเสียดทานที่เรียบง่ายแต่ได้ผลคือ แรงเสียดทาน f เท่ากับผลคูณของแรงตั้งฉาก N และตัวเลขที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μ ค่าสัมประสิทธิ์จะแตกต่างกันสำหรับวัสดุแต่ละคู่ที่สัมผัสกัน รวมถึงวัสดุที่มีปฏิกิริยากับตัวมันเอง แรงตั้งฉากคือแรงตั้งฉากกับส่วนต่อประสานระหว่างพื้นผิวเลื่อนสองพื้นผิว - กล่าวอีกนัยหนึ่งคือแรงที่พวกมันดันเข้าหากัน

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

สูตรคำนวณสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานคือ μ = f÷N แรงเสียดทาน f มักจะกระทำในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ที่ตั้งใจไว้หรือการเคลื่อนที่จริง แต่จะขนานกับพื้นผิวเท่านั้น

ในการวัดแรงเสียดทาน ให้ตั้งค่าการทดลองโดยให้บล็อกซึ่งดึงด้วยเชือกที่วิ่งบนรอกและยึดติดกับมวลที่แขวนอยู่ เลื่อนข้ามราง เริ่มบล็อกให้ห่างจากรอกให้มากที่สุด ปล่อยบล็อก และบันทึกเวลา t ที่ใช้ในการเคลื่อนระยะทาง L ตามเส้นทาง เมื่อมวลที่แขวนอยู่มีขนาดเล็ก คุณอาจต้องเขยิบบล็อกเล็กน้อยเพื่อให้เคลื่อนที่ได้ ทำซ้ำการวัดนี้ด้วยมวลที่แขวนต่างกัน

คำนวณแรงเสียดทาน ขั้นแรกให้คำนวณ Fnet ซึ่งเป็นแรงสุทธิบนบล็อก สมการคือ

โดยที่ M คือมวลของบล็อกเป็นกรัม

แรงที่ใช้กับบล็อก Fapplied คือแรงดึงจากเชือกที่เกิดจากน้ำหนักของมวลที่แขวนอยู่ m คำนวณแรงที่ใช้ Fapplied=mg โดยที่ g = 9.81 เมตรต่อวินาทียกกำลังสอง ค่าคงที่ความเร่งโน้มถ่วง

คำนวณ N แรงตั้งฉากคือน้ำหนักของบล็อก

ทีนี้ คำนวณแรงเสียดทาน f ความแตกต่างระหว่างแรงที่ใช้กับแรงสุทธิ สมการคือ:

กราฟแรงเสียดทาน f บนแกน y เทียบกับแรงตั้งฉาก N บนแกน x ความชันจะให้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจลนศาสตร์แก่คุณ

วางวัตถุบนรางที่ปลายด้านหนึ่งและค่อยๆ ยกปลายด้านนั้นขึ้นเพื่อสร้างทางลาด บันทึกมุม θ ที่บล็อกเพิ่งเริ่มเลื่อน ที่มุมนี้ แรงโน้มถ่วงที่มีประสิทธิผลซึ่งกระทำตามทางลาดนั้นแทบไม่มากไปกว่าแรงเสียดทานที่ขัดขวางไม่ให้บล็อกเริ่มเลื่อน การผสมผสานฟิสิกส์ของแรงเสียดทานกับเรขาคณิตของระนาบเอียงทำให้มีสูตรง่าย ๆ สำหรับ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิต: μ = tan (θ) โดยที่ μ คือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน และ θ คือ มุม.