كيفية تحديد الحد الأدنى لمعامل الاحتكاك الساكن

المحتوى

• TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)
• استخدام طائرة مائلة

الاحتكاك هو قوة تعارض الحركة. يميز الفيزيائيون بين الاحتكاك الساكن ، الذي يعمل على إبقاء الجسم في حالة راحة ، والاحتكاك الحركي ، الذي يعمل على إبطاء حركته بمجرد أن يبدأ التحرك. القوة التي تمارسها الاحتكاك الساكن (F_س) يتناسب مع القوة العمودية التي تمارسها هيئة ضد السطح الذي تتحرك به ، والذي يسمى القوة الطبيعية (F_N). يُطلق على عامل التناسب معامل الكسر الثابت ، والذي يشار إليه عادةً بالحرف اليوناني mu مع حرف منخفض س (µ_س). العلاقة الرياضية هي:

F_س = µ_س × F_N

يعتمد هذا المعامل على خصائص السطحين المتصلين ببعضهما البعض. لقد تم جدولتها لعدد من المواد المختلفة. إذا لم تجد µ_س بالنسبة للمواد التي تستخدمها ، يمكنك تحديد ذلك بتجربة بسيطة.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)

لإيجاد الحد الأدنى لمعامل الاحتكاك الساكن بين مادتين ، قم ببناء طائرة مائلة من إحدى المواد ووضع جسم مصنوع من المادة الأخرى عليها. زيادة زاوية المنحدر حتى يبدأ الجسم في الانزلاق. الظل من الزاوية هو معامل الاحتكاك.

استخدام طائرة مائلة

طريقة بسيطة لتحديد µ_س هو وضع الكائن المعني على مستوى طائرة مائلة مصنوعة من نفس المادة التي يدرس بها السطح. قم بزيادة زاوية المنحدر تدريجياً حتى يبدأ الكائن في الانزلاق. سجل هذه الزاوية. يمكنك أن تجد على الفور µ_س لأنه يساوي ظل الزاوية. هيريس لماذا:

كما ترفع منحدر ، قوة الجاذبية تعمل على كتلة من الجسم م لديه مكون أفقي ورأسي. بتطبيق قانون نيوتن على كل من هذه الأمور قبل أن يبدأ الجسم بالتحرك مباشرة ، ستجد المكون الأفقي (الذي يعمل في إكسالاتجاه) ليكون F_إكس = أماه_إكس. وينطبق الشيء نفسه في ذ اتجاه: F_ذ = أماه_ذ.

التسارع في إكس-اتجاه، أماه_إكس، يساوي قوة الجاذبية ، والتي هي تسارع أوقات الكتلة بسبب الجاذبية (زأضعاف جيب الزاوية (ø) تشكلت عند نقطة الانحدار. نظرًا لأن الجسم لا يتحرك ، فهذا يساوي قوة معارضة الاحتكاك الساكن ، ويمكنك كتابة:

(1) ملغ × الخطيئةø) = F_س

ال ذعنصر اتجاه القوة ، أماه_ذ، يساوي جيب تمام الزاوية ضرب ضربات التسارع بسبب الجاذبية ، وهذا يجب أن يساوي القوة الطبيعية ، لأن الجسم لا يتحرك ،

(2) F_N = ملغ × كوس (ø)

تذكر ذلك F_س = µ_سF_N. بديلا ل F_س في المعادلة (1):

ملغ × الخطيئةø) = µ_سF_N

واستخدم المساواة في المعادلة (2) لتحل محلها F_N:

ملغ × الخطيئةø) = µ_س × ملغ × كوس (ø)

المصطلح "ملغ"الإلغاء من كلا الجانبين:

µ_س = الخطيئة (ø) / كوس (ø) = تان (ø)