Поверхні чинять силу тертя, яка протистоїть ковзним рухам, і вам потрібно розрахувати розмір цієї сили як частина багатьох фізичних задач. Величина тертя головним чином залежить від “нормальної сили”, яку поверхні діють на предмети, що сидять на них, а також від характеристик конкретної поверхні, яку ви розглядаєте. Для більшості цілей ви можете використовувати формулу:
для розрахунку тертя, сNщо означає "нормальну" силу і "μ”З урахуванням характеристик поверхні.
Тертя описує силу між двома поверхнями, коли ви намагаєтесь перемістити одну через іншу. Сила чинить опір руху, і в більшості випадків сила діє в напрямку, протилежному руху. На молекулярному рівні, коли ти стискаєш дві поверхні, незначні недоліки на кожній Поверхня може блокуватися, і між молекулами одного матеріалу і можуть виникати сили притягання інші. Ці фактори ускладнюють переміщення їх повз один одного. Однак ви не працюєте на цьому рівні, коли розраховуєте силу тертя. У повсякденних ситуаціях фізики згрупують усі ці фактори в "коефіцієнт"μ.
„Нормальна” сила описує силу, на яку повертається об’єкт (або на який тиснеться) поверхня на об’єкт. Для нерухомого об’єкта на рівній поверхні сила повинна точно протистояти силі через силу тяжіння, інакше об’єкт рухався б відповідно до законів руху Ньютона. “Нормальна” сила (N) - це назва сили, яка це робить.
Він завжди діє перпендикулярно поверхні. Це означає, що на похилій поверхні нормальна сила все одно буде спрямована прямо від поверхні, тоді як сила тяжіння буде спрямована прямо вниз.
Нормальна сила може бути просто описана в більшості випадків:
N = мг
Ось,мпредставляє масу об'єкта, іgозначає прискорення під дією сили тяжіння, яке становить 9,8 метра в секунду в секунду (м / с2), або нетто на кілограм (Н / кг). Це просто відповідає “вазі” об’єкта.
Для похилих поверхонь сила нормальної сили зменшується, чим більше поверхня нахилена, тому формула стає:
N = mg \ cos {\ theta}
Сθстоячи за кутом, до якого нахилена поверхня.
Для простого прикладу розрахунку розгляньте рівну поверхню, на якій сидить 2-кг брусок деревини. Нормальна сила буде спрямована прямо вгору (щоб витримати вагу блоку), і ви розрахуєте:
N = 2 \ разів 9,8 = 19,6 \ текст {N}
Коефіцієнт залежить від об’єкта та конкретної ситуації, з якою ви працюєте. Якщо об’єкт ще не рухається по поверхні, ви використовуєте коефіцієнт статичного тертяμстатичний, але якщо він рухається, ви використовуєте коефіцієнт тертя ковзанняμслайд.
Як правило, коефіцієнт тертя ковзання менший, ніж коефіцієнт статичного тертя. Іншими словами, легше просунути щось, що вже ковзає, ніж просунути щось, що нерухоме.
Матеріали, які ви розглядаєте, також впливають на коефіцієнт. Наприклад, якщо блок деревини, що був раніше, знаходився на цегляній поверхні, коефіцієнт дорівнював би 0,6, але для чистої деревини він може бути десь від 0,25 до 0,5. Для льоду на льоду статичний коефіцієнт становить 0,1. Знову ж таки, коефіцієнт ковзання зменшує це ще більше, до 0,03 для льоду на льоду та 0,2 для дерева дерево. Шукайте їх для своєї поверхні за допомогою онлайн-таблиці (див. Ресурси).
Формула сили тертя говорить:
F = \ mu N
Для прикладу розглянемо дерев’яний брусок масою 2 кг на дерев’яному столі, відсунутий від нерухомого. У цьому випадку ви використовуєте статичний коефіцієнт, зμстатичний = 0,25-0,5 для деревини. Беручиμстатичний = 0,5, щоб максимізувати потенційний ефект тертя та запам'ятовуючиN = 19,6 Н від попереднього, сила:
F = 0,5 \ раз19,6 = 9,8 \ текст {N}
Пам’ятайте, що тертя забезпечує лише силу протистояти руху, тому, якщо ви почнете м’яко його штовхати і отримаєте твердіше, сила тертя збільшиться до максимального значення, саме те, що ви щойно розрахували. Фізики іноді пишутьFмакс щоб це було зрозуміло.
Як тільки блок рухається, ви використовуєтеμслайд = 0,2, у цьому випадку:
F_ {слайд} = \ mu_ {слайд} N = 0,2 \ разів 19,6 = 3,92 \ текст {N}