كيفية حساب معامل الاحتكاك

المحتوى

• TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)
• قياس وقت الحركة
• حساب قوة الاحتكاك
• رسم بياني لقوة الاحتكاك
• سجل منحدر البيانات

يحدث الاحتكاك بطريقتين: الحركية والثابتة. يعمل الاحتكاك الحركي على كائن ينزلق على سطح ، بينما يحدث الاحتكاك الساكن عندما يمنع الاحتكاك الكائن من الحركة. نموذج بسيط ولكنه فعال للاحتكاك هو أن قوة الاحتكاك ، f ، تساوي ناتج القوة الطبيعية ، N ، ورقم يسمى معامل الاحتكاك ، μ. يختلف المعامل لكل زوج من المواد التي تتصل ببعضها البعض ، بما في ذلك المواد التي تتفاعل مع نفسها. القوة الطبيعية هي القوة العمودية للواجهة بين سطحين منزلقين - بمعنى آخر ، مدى صعوبة الضغط على بعضهم البعض.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)

الصيغة لحساب معامل الاحتكاك هي μ = f ÷ N. تعمل قوة الاحتكاك ، f ، دائمًا في الاتجاه المعاكس للحركة المقصودة أو الفعلية ، ولكن موازية للسطح فقط.

قياس وقت الحركة

لقياس قوة الاحتكاك ، قم بإعداد تجربة يتم فيها تمرير كتلة ، يسحبها خيط يمتد فوق بكرة وتعلق بكتلة معلقة ، عبر مسار. ابدأ تشغيل الكتلة بعيدًا عن البكرة قدر الإمكان ، ثم حرر الكتلة ، ثم سجل الوقت الذي يستغرقه تحريك المسافة ، L ، على طول المسار. عندما تكون الكتلة المعلقة صغيرة ، فقد تحتاج إلى دفع الكتلة قليلاً لتحريكها. كرر هذا القياس مع كتل معلقة مختلفة.

حساب قوة الاحتكاك

احسب قوة الاحتكاك. للبدء ، أولا حساب Fnet ، القوة الصافية على الكتلة. المعادلة هي Fnet = 2ML ÷ t²حيث M كتلة الكتلة بالجرام.

القوة المطبقة على الكتلة ، Fapplied ، هي الشد من الخيط بسبب وزن الكتلة المعلقة ، م. احسب القوة المطبقة ، Fapplied = mg ، حيث g = 9.81 متر في الثانية مربعة ، ثابت تسارع الجاذبية.

احسب N ، القوة الطبيعية هي وزن الكتلة. ن = ملغ.

الآن ، احسب قوة الاحتكاك ، f ، الفرق بين القوة المطبقة والقوة الصافية. المعادلة هي f = Fapplied - Fnet.

رسم بياني لقوة الاحتكاك

قم برسم قوة الاحتكاك ، f ، على المحور ص مقابل القوة العادية ، N ، على المحور السيني. سوف يمنحك المنحدر معامل الاحتكاك الحركي.

سجل منحدر البيانات

ضع الكائن على المسار في نهاية واحدة وارفع هذا الطرف ببطء لصنع منحدر. قم بتسجيل الزاوية ، θ ، التي تبدأ عندها الكتلة في الانزلاق. في هذه الزاوية ، قوة الجاذبية الفعالة التي تعمل أسفل المنحدر بالكاد تكون أكبر من قوة الاحتكاك التي تمنع الكتلة من البداية إلى الانزلاق. يتضمن دمج فيزياء الاحتكاك مع هندسة المستوى المائل صيغة بسيطة لمعامل الاحتكاك الساكن: μ = tan (θ) ، حيث μ هو معامل الاحتكاك و θ هي الزاوية.