Більшість людей розуміють тертя інтуїтивно. Коли ви намагаєтесь штовхнути предмет по поверхні, контакт між предметом і поверхнею протистоїть вашому поштовху до певної сили штовхання. Розрахунок сили тертя математично, як правило, включає “коефіцієнт тертя”, який описує, скільки це двоє специфічні матеріали "злипаються", щоб протистояти руху, і щось, що називається "нормальною силою", що відноситься до маси об'єкт. Але якщо ви не знаєте коефіцієнта тертя, як виробити силу? Ви можете досягти цього або шляхом пошуку стандартного результату в Інтернеті, або проведення невеликого експерименту.
Використовуйте об’єкт, про який йде мова, та невеликий ділянку поверхні, який ви можете вільно переміщати, щоб встановити похилий пандус. Якщо ви не можете використовувати всю поверхню або цілий предмет, просто використовуйте шматок чогось, виготовленого з того ж матеріалу. Наприклад, якщо у вас є кахельна підлога в якості поверхні, ви можете використовувати одну плитку для створення пандуса. Якщо у вас є дерев’яна шафа в якості предмета, використовуйте інший менший предмет, виготовлений з дерева (в ідеалі з подібною обробкою на дереві). Чим ближче ви зможете наблизитись до реальної ситуації, тим точнішим буде ваш розрахунок.
Переконайтеся, що ви можете відрегулювати нахил пандуса, склавши ряд книг чи щось подібне, щоб ви могли зробити невеликі регулювання його максимальної висоти.
Чим більше похила поверхня, тим більша сила дії сили тяжіння буде спрацьовувати, щоб витягнути її вниз по рампі. Сила тертя діє проти цього, але в якийсь момент сила сили тяжіння долає її. Це говорить вам про максимальну силу тертя для цих матеріалів, і фізики описують це через коефіцієнт статичного тертя (μстатичний). Експеримент дозволяє знайти значення для цього.
Помістіть предмет на поверхню під невеликим кутом, який не змусить його ковзати вниз по пандусу. Поступово збільшуйте нахил пандуса, додаючи книги або інші тонкі предмети до вашої стопки, і знайдіть найкрутіший нахил, на якому ви можете тримати його, не рухаючи предмет. Ви будете намагатися отримати повністю точну відповідь, але ваша найкраща оцінка буде достатньо близькою до справжнього значення для розрахунку. Виміряйте висоту пандуса та довжину основи пандуса, коли він знаходиться під цим нахилом. Ви по суті розглядаєте пандус як утворення прямокутного трикутника з підлогою та вимірювання довжини та висоти трикутника.
Розрахунок ситуації складається акуратно, і виявляється, що тангенс кута нахилу підказує вам значення коефіцієнта. Так:
Або, оскільки tan = протилежний / сусідній = довжина основи / висоти, ви обчислюєте:
Де "N”Означає нормальну силу. Для плоскої поверхні значення цього дорівнює вазі предмета, тому ви можете використовувати:
Наприклад, дерево на поверхні каменю має коефіцієнт тертяμстатичний = 0,3, тож використовуючи це значення для 10-кілограмової (кг) дерев’яної шафи на кам’яній поверхні:
Подивіться в Інтернеті, щоб знайти коефіцієнт тертя між вашими двома речовинами. Наприклад, автомобільна шина на асфальті має коефіцієнтμстатичний = 0,72, лід на дереві маєμстатичний = 0,05 і дерево на цеглі маєμстатичний = 0,6. Знайдіть значення для вашої ситуації (включаючи використання коефіцієнта ковзання, якщо ви не обчислюєте тертя з нерухомого стану) і запишіть його.
Якщо це не так, нормальна сила слабшає. У цьому випадку знайдіть кут нахилуθ, і обчислити:
Наприклад, використовуючи 1 кг льоду на дереві, нахиленому до 30 °, і пам’ятаючи про цеg= 9,8 м / с2, це дає:
F = \ cos {\ theta} \ mu_ {статичний} mg = \ cos {30} \ разів 0,05 \ разів 1 \ раз 9,8 = 0,424 \ текст {N}