المحتوى
معظم الناس يفهمون الاحتكاك بطريقة بديهية. عندما تحاول دفع كائن ما على سطح ما ، فإن الاتصال بين الكائن والسطح يقاوم دفعك لأعلى إلى قوة دفع معينة. عادةً ما يتضمن حساب القوة الاحتكاكية "معامل الاحتكاك" ، الذي يصف مقدار "المواد" المحددة "تلتصق ببعضها البعض" لمقاومة الحركة ، وشيء يسمى "القوة الطبيعية" التي تتعلق بكتلة الجسم. ولكن إذا كنت لا تعرف معامل الاحتكاك ، كيف يمكنك حل هذه القوة؟ يمكنك تحقيق ذلك إما من خلال البحث عن نتيجة قياسية عبر الإنترنت أو إجراء تجربة صغيرة.
العثور على قوة الاحتكاك تجريبيا
استخدم الكائن المعني وقسم صغير من السطح يمكنك تحريكه بحرية لإعداد منحدر مائل. إذا لم تتمكن من استخدام السطح بالكامل أو الكائن بالكامل ، فما عليك سوى استخدام قطعة من شيء مصنوع من نفس المادة. على سبيل المثال ، إذا كان لديك أرضية مبلطة كسطح ، فيمكنك استخدام بلاطة واحدة لإنشاء الطريق المنحدر. إذا كان لديك خزانة خشبية ككائن ، فاستخدم كائنًا أصغر مختلفًا مصنوعًا من الخشب (من الناحية المثالية بنهاية مماثلة على الخشب). كلما اقتربت من الوصول إلى الموقف الحقيقي ، كلما كانت حساباتك أكثر دقة.
تأكد من أنه يمكنك ضبط انحدار المنحدر ، عن طريق تجميع سلسلة من الكتب أو شيء مشابه ، حتى تتمكن من إجراء تعديلات صغيرة على أقصى ارتفاع لها.
كلما كان السطح أكثر ميلًا ، زادت القوة الناتجة عن الجاذبية لسحبها إلى أسفل الطريق المنحدر. تعمل قوة الاحتكاك ضد هذا ، ولكن في مرحلة ما ، تتغلب عليها القوة بسبب الجاذبية. هذا يخبرك أقصى قوة الاحتكاك لهذه المواد ، والفيزيائيين يصف هذا من خلال معامل الاحتكاك الساكن (μثابتة). تتيح لك التجربة العثور على القيمة اللازمة لذلك.
ضع الكائن أعلى السطح بزاوية ضحلة لن تجعله ينزلق إلى أسفل الطريق المنحدر. قم بزيادة انحدار المنحدر تدريجياً بإضافة كتب أو أشياء رقيقة أخرى إلى مجموعتك ، وابحث عن المنحدر الأكثر حدة الذي يمكنك حمله عليه دون تحريك الكائن. ستواجه صعوبة في الحصول على إجابة دقيقة تمامًا ، ولكن أفضل تقدير سيكون قريبًا بما يكفي من القيمة الحقيقية للحساب. قياس ارتفاع المنحدر وطول قاعدة المنحدر عندما يكون في هذا الميل. أنت تتعامل بشكل أساسي مع الطريق المنحدر على شكل مثلث قائم الزاوية مع الأرض وقياس الطول والارتفاع للمثلث.
تعمل الرياضيات الخاصة بالوضع بدقة ، وتبين أن الظل المائل لزاوية المنحدر يخبرك بقيمة المعامل. وبالتالي:
μثابتة = تان (θ)
أو لأن tan = معاكس / مجاور = طول القاعدة / الارتفاع ، تقوم بحساب:
μثابتة = تان (طول القاعدة / ارتفاع المنحدر)
أكمل هذه العملية الحسابية للعثور على قيمة المعامل لموقفك المحدد.
نصائح
F = μثابتة N
أين ال "N"تعني القوة الطبيعية. بالنسبة لسطح مستو ، فإن قيمة هذا تساوي وزن الكائن ، بحيث يمكنك استخدام:
F = μثابتة ملغ
هنا، م هي كتلة الكائن و ز هو التسارع بسبب الجاذبية (9.8 م / ث2).
على سبيل المثال ، الخشب على سطح الحجر لديه معامل الاحتكاك μثابتة = 0.3 ، لذلك باستخدام هذه القيمة لخزانة خشبية 10 كجم (كجم) على سطح الحجر:
F = μثابتة ملغ
= 0.3 × 10 كجم × 9.8 م / ث2
= 29.4 نيوتن
العثور على قوة الاحتكاك دون تجربة
ابحث على الإنترنت للعثور على معامل الاحتكاك بين مادتين. على سبيل المثال ، إطار سيارة على الإسفلت لديه معامل μثابتة = 0.72 ، الجليد على الخشب لديه μثابتة = 0.05 والخشب على الطوب لديه μثابتة = 0.6. ابحث عن قيمة موقفك (بما في ذلك استخدام معامل الانزلاق إذا كنت لا تحسب الاحتكاك من الثابت) وقم بتدوينه.
تخبرك المعادلة التالية بقوة قوة الاحتكاك (مع معامل الاحتكاك الساكن):
F = μثابتة N
إذا كان سطحك مسطحًا وموازياً للأرض ، فيمكنك استخدام:
F = μثابتة ملغ
إذا لم تكن كذلك ، فإن القوة الطبيعية أضعف. في هذه الحالة ، ابحث عن زاوية المنحدر θوحساب:
F = كوس (θ) μثابتة ملغ
على سبيل المثال ، استخدام كتلة 1 كجم من الجليد على الخشب ، تميل إلى 30 درجة ، وتذكر ذلك ز = 9.8 م / ث2، هذا يعطي:
F = كوس (θ) μثابتة ملغ
= كوس (30 درجة) × 0.05 × 1 كجم × 9.8 م / ث2
= 0.424 نيوتن