Sådan beregnes friktionskoefficienten

Friktion forekommer 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 simpel men effektiv friktionsmodel er, at friktionen, f, er lig med produktet af den normale kraft, N, og et tal kaldet friktionskoefficienten, μ. Koefficienten er forskellig for hvert par materialer, der kontakter hinanden, herunder et materiale der interagerer med sig selv. Den normale kraft er kraften vinkelret på grænsefladen mellem to glidende overflader - med andre ord, hvor hårdt de skubber mod hinanden.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

Formlen til beregning af friktionskoefficienten er μ = f ÷ N. Friktionskraften, f, virker altid i den modsatte retning af den tilsigtede eller faktiske bevægelse, men kun parallelt med overfladen.

Mål bevægelsestiden

For at måle friktionens kraft, oprette et eksperiment, hvor en blok, trukket af en streng, der løber over en remskive og er knyttet til en hængende masse, glider over et spor. Start blokken så langt væk fra remskiven som muligt, slip blokken og optag tiden, t, det tager at flytte en afstand, L, langs sporet. Når den hængende masse er lille, skal du muligvis blæse 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 med skal du først beregne Fnet, netkraften på blokken. Ligningen er Fnet = 2ML ÷ t ^{2, hvor M er blokens masse i gram.}

Den påtrykte kraft på blokken, Fapplied, er trækket fra strengen forårsaget af vægten af den hængende masse, m. Beregn den påførte kraft, Fapplied = mg, hvor g = 9,81 meter pr. Sekund kvadreret, gravitationsaccelerationskonstanten.

Beregn N, den normale kraft er vægten af ​​blokken. N = Mg.

Beregn nu friktionskraften, f, forskellen mellem den påførte kraft og netkraften. Ligningen er f = Fapplied - Fnet.

Graf friktionskræfteren

Tegn friktionskraften f på y-aksen mod den normale kraft N på x-aksen. Hældningen giver dig den kinetiske friktionskoefficient.

Optag rampedata

Placer objektet på banen i den ene ende og løft langsomt den ende for at lave en rampe. Optag vinklen, θ, hvor blokken bare begynder at glide. I denne vinkel er den effektive tyngdekraft, der virker ned ad rampen, bare lidt større end friktionskraften, der forhindrer blokken i at begynde at glide. Inddragelse af friktionens fysik med geometrien af ​​det skrånende plan giver en simpel formel for statisk friktionskoefficient: μ = tan (θ), hvor μ er friktionskoefficienten og θ er vinklen.