Indhold
- TL; DR (for lang; læste ikke)
- Mål bevægelsestidspunktet
- Beregn friktionskraft
- Graf friktionskraften
- Registrer rampedata
Friktion opstår på to måder: kinetisk og statisk. Kinetisk friktion virker på et objekt, der glider på en overflade, mens statisk friktion opstår, når friktion forhindrer objektet i at bevæge sig. En enkel, men effektiv model til friktion er, at friktionskraften, f, er lig med produktet af normalkraften, N, og et tal kaldet friktionskoefficienten μ. Koefficienten er forskellig for hvert par materialer, der kommer i kontakt med hinanden, inklusive et materiale, der interagerer med sig selv. Normalkraften er kraften vinkelret på grænsefladen mellem to glideflader - med andre ord, hvor hårdt de skubber mod hinanden.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Formlen til beregning af friktionskoefficient er μ = f ÷ N. Friktionskraften, f, virker altid i den modsatte retning af den tilsigtede eller faktiske bevægelse, men kun parallelt med overfladen.
Mål bevægelsestidspunktet
For at måle friktionskraften skal du oprette et eksperiment, hvor en blok, trukket af en streng, der løber over en remskive og er knyttet til en hængende masse, glider hen over et spor. Start blokken så langt fra remskiven som muligt, slip blokken, og registrer tiden, t, det tager at flytte en afstand, L, langs sporet. Når den hængende masse er lille, skal du muligvis skubbe blokken meget lidt for at få den til at bevæge sig. Gentag denne måling med forskellige hængende masser.
Beregn friktionskraft
Beregn friktionskraften. For at begynde skal du først beregne Fnet, nettokraften på blokken. Ligningen er Fnet = 2ML ÷ t2, hvor M er blokkenes masse i gram.
Den påførte kraft på blokken, Fapplied, er trækket fra strengen forårsaget af vægten af den hængende masse, m. Beregn den anvendte kraft, anvendt = mg, hvor g = 9,81 meter pr. Sekund i kvadrat, gravitationsaccelerationskonstanten.
Beregn N, den normale kraft er blokens vægt. N = Mg.
Beregn nu friktionskraften, f, forskellen mellem den anvendte kraft og nettokraften. Ligningen er f = Fapplied - Fnet.
Graf friktionskraften
Graf friktionskraften, f, på y-aksen mod normalkraften, N, på x-aksen. Hældningen giver dig den kinetiske friktionskoefficient.
Registrer rampedata
Placer genstanden på banen i den ene ende og løft langsomt den ende for at gøre en rampe. Notér vinklen θ, hvor blokken lige begynder at glide. I denne vinkel er den effektive tyngdekraft, der virker ned ad rampen, næsten kun større end friktionskraften, der forhindrer blokken i at begynde at glide. At inkorporere friktionens fysik med det skråplanets geometri giver en simpel formel for statisk friktionskoefficient: μ = tan (θ), hvor μ er friktionskoefficienten og θ er vinklen.