Çoğu insan sürtünmeyi sezgisel bir şekilde anlar. Bir nesneyi bir yüzey boyunca itmeye çalıştığınızda, nesne ile yüzey arasındaki temas, belirli bir itme kuvvetine kadar itmenize direnir. Sürtünme kuvvetini matematiksel olarak hesaplamak genellikle, ikisinin ne kadar olduğunu açıklayan "sürtünme katsayısı"nı içerir. belirli malzemeler harekete direnmek için "birbirine yapışır" ve "normal kuvvet" olarak adlandırılan ve cismin kütlesiyle ilgili olan bir şey. nesne. Ancak sürtünme katsayısını bilmiyorsanız, kuvveti nasıl hesaplarsınız? Bunu, çevrimiçi olarak standart bir sonuca bakarak veya küçük bir deney yaparak elde edebilirsiniz.
Eğimli bir rampa kurmak için söz konusu nesneyi ve serbestçe hareket edebileceğiniz yüzeyin küçük bir bölümünü kullanın. Tüm yüzeyi veya tüm nesneyi kullanamıyorsanız, aynı malzemeden yapılmış bir parça kullanın. Örneğin, yüzey olarak karo bir zemine sahipseniz, rampayı oluşturmak için tek bir karo kullanabilirsiniz. Bir nesne olarak ahşap bir dolabınız varsa, ahşaptan yapılmış farklı, daha küçük bir nesne kullanın (ideal olarak ahşap üzerinde benzer bir yüzey ile). Gerçek duruma ne kadar yaklaşabilirseniz, hesaplamanız o kadar doğru olacaktır.
Bir dizi kitap veya benzeri bir şeyi istifleyerek rampanın eğimini ayarlayabildiğinizden emin olun, böylece maksimum yüksekliğine küçük ayarlamalar yapabilirsiniz.
Yüzey ne kadar eğimli olursa, yerçekiminden kaynaklanan kuvvet onu rampadan aşağı çekmek için o kadar fazla çalışır. Sürtünme kuvveti buna karşı çalışır, ancak bir noktada yerçekiminden kaynaklanan kuvvet onu yener. Bu size bu malzemeler için maksimum sürtünme kuvvetini söyler ve fizikçiler bunu statik sürtünme katsayısı ile tanımlar (μstatik). Deney, bunun için değeri bulmanızı sağlar.
Nesneyi yüzeyin üzerine, rampadan aşağı kaymasına neden olmayacak şekilde sığ bir açıyla yerleştirin. Yığınınıza kitaplar veya diğer ince nesneler ekleyerek rampanın eğimini kademeli olarak artırın ve nesne hareket etmeden onu tutabileceğiniz en dik eğimi bulun. Tamamen kesin bir cevap almakta zorlanacaksınız, ancak en iyi tahmininiz hesaplama için gerçek değere yeterince yakın olacaktır. Rampa bu eğimdeyken rampanın yüksekliğini ve rampa tabanının uzunluğunu ölçün. Esasen rampayı zeminle dik açılı bir üçgen oluşturuyor ve üçgenin uzunluğunu ve yüksekliğini ölçüyormuş gibi değerlendiriyorsunuz.
Durumun matematiği düzgün bir şekilde işliyor ve eğim açısının tanjantının size katsayının değerini söylediği ortaya çıkıyor. Yani:
Veya tan = zıt / bitişik = taban uzunluğu / yükseklik olduğu için şunları hesaplarsınız:
Nerede "N” normal kuvveti ifade eder. Düz bir yüzey için bunun değeri nesnenin ağırlığına eşittir, bu nedenle şunları kullanabilirsiniz:
Örneğin, taş bir yüzeydeki ahşap, sürtünme katsayısına sahiptir.μstatik = 0.3, yani bu değeri taş bir yüzey üzerinde 10 kilogram (kg) ahşap bir dolap için kullanarak:
İki maddeniz arasındaki sürtünme katsayısını bulmak için internete bakın. Örneğin, asfalttaki bir araba lastiğinin katsayısıμstatik = 0.72, ahşapta buz varμstatik = 0.05 ve tuğla üzerinde ahşapμstatik = 0.6. Durumunuz için değeri bulun (sabitten sürtünmeyi hesaplamıyorsanız kayma katsayısını kullanmak dahil) ve not edin.
Değilse, normal kuvvet daha zayıftır. Bu durumda eğim açısını bulunuz.θ, ve hesaplayın:
Örneğin, 1 kg'lık bir buz bloğunu ahşap üzerine 30° eğimli olarak kullanmak ve bunu hatırlamakg= 9,8 m / s2, bu verir:
F=\cos{\theta} \mu_{statik} mg=\cos{30}\times 0.05 \times 1 \times 9.8 = 0.424\text{ N}