İçerik
Çoğu insan sürtünmeyi sezgisel bir şekilde anlar. Bir nesneyi bir yüzey boyunca itmeye çalıştığınızda, nesne ile yüzey arasındaki temas, itme kuvvetinizi belirli bir itme kuvvetine kadar yükseltir. Sürtünme kuvvetini matematiksel olarak hesaplamak genellikle, iki özel malzemenin harekete karşı ne kadar "yapışacağını" tanımlayan "sürtünme katsayısını" ve nesnenin kütlesiyle ilgili olan "normal kuvvet" olarak adlandırılan bir şeyi içerir. Fakat sürtünme katsayısını bilmiyorsanız, kuvveti nasıl değerlendiriyorsunuz? Bunu çevrimiçi olarak standart bir sonuç arayarak ya da küçük bir deney yaparak elde edebilirsiniz.
Sürtünme Kuvveti Deneysel Olarak Bulma
Söz konusu nesneyi ve eğimli bir rampa ayarlamak için serbestçe hareket edebileceğiniz yüzeyin küçük bir bölümünü kullanın. Tüm yüzeyi veya tüm nesneyi kullanamıyorsanız, yalnızca aynı malzemeden yapılmış bir şey kullanın. Örneğin, yüzey olarak döşenmiş bir zemine sahipseniz, rampayı oluşturmak için tek bir karo kullanabilirsiniz. Bir nesne olarak ahşap bir dolabınız varsa, ahşaptan yapılmış farklı, daha küçük bir nesne kullanın (ideal olarak ahşap üzerinde benzer bir yüzey). Gerçek duruma ne kadar yaklaşırsanız, hesaplama o kadar doğru olacaktır.
Bir dizi kitap veya benzeri bir şey biriktirerek rampanın eğimini ayarlayabildiğinizden emin olun, böylece maksimum yükseklikte küçük ayarlamalar yapabilirsiniz.
Yüzey ne kadar eğimli olursa, yerçekimi nedeniyle oluşan kuvvet o kadar fazla rampa çekmek için çalışacaktır. Sürtünme kuvveti buna karşı çalışır, ancak bir noktada, yerçekimi nedeniyle oluşan kuvvet üstesinden gelir. Bu, size bu malzemeler için maksimum sürtünme kuvvetini söyler ve fizikçiler bunu statik sürtünme katsayısı ile tanımlarlar (μstatik). Deney, bunun için değeri bulmanızı sağlar.
Nesneyi, yüzeyin üzerine, rampadan aşağı kaydırmayacak sığ bir açıyla yerleştirin. Yığınıza kitap veya başka ince nesneler ekleyerek rampanın eğimini yavaş yavaş artırın ve nesnenin hareket etmeden tutabileceği en dik eğimi bulun. Tamamen kesin bir cevap almak için mücadele edersiniz, ancak en iyi tahmininiz hesaplama için gerçek değere yakın olacaktır. Bu eğimdeyken rampanın yüksekliğini ve rampanın tabanının uzunluğunu ölçün. Rampa temelde zeminde dik açılı bir üçgen oluşturuyor ve üçgenin uzunluğunu ve yüksekliğini ölçüyorsunuz.
Durumun matematiği düzgün bir şekilde işler ve eğim açısının teğetinin size katsayının değerini söylediği ortaya çıkar. Yani:
μstatik = tan (θ)
Veya, tan = ters / bitişik = taban / yükseklik uzunluğu için hesaplarsınız:
μstatik = tan (taban uzunluğu / rampa yüksekliği)
Özel durumunuza ilişkin katsayının değerini bulmak için bu hesaplamayı tamamlayın.
İpuçları
F = μstatik N-
Nerede "N-”Normal kuvvet anlamına gelir. Düz bir yüzey için, bunun değeri nesnenin ağırlığına eşittir, bu nedenle kullanabilirsiniz:
F = μstatik mg
İşte, m nesnenin kütlesi ve g yerçekimine bağlı ivmedir (9.8 m / s2).
Örneğin, taş yüzeyindeki ahşap sürtünme katsayısına sahiptir. μstatik = 0.3, bu nedenle taş yüzeyinde 10 kg (kg) ahşap dolap için bu değerin kullanılması:
F = μstatik mg
= 0,3 × 10 kg x 9,8 m / s2
= 29,4 Newton
Sürtünme Kuvveti Deneysiz Bulma
İki madde arasındaki sürtünme katsayısını bulmak için çevrimiçi görünün. Örneğin, asfalttaki bir araba lastiği katsayısı vardır. μstatik = 0,72, odun üstünde buz var μstatik = 0,05 ve tuğla üzerine ahşap μstatik = 0.6. Durumunuza yönelik değeri bulun (sürtünmeyi durağan olarak hesaplamıyorsanız kayan katsayının kullanılması dahil) ve bunu not edin.
Aşağıdaki denklem, sürtünme kuvvetinin gücünü (statik sürtünme katsayısı ile birlikte) gösterir:
F = μstatik N-
Yüzeyiniz düz ve zemine paralel ise, şunları kullanabilirsiniz:
F = μstatik mg
Değilse, normal kuvvet daha zayıftır. Bu durumda, eğimin açısını bulun θ, ve hesapla:
F = cos (θ) μstatik mg
Örneğin, tahtaya 1 kg'lık bir buz bloğu kullanarak, 30 ° 'ye meyilli ve bunu hatırlamak g = 9,8 m / s2, bu verir:
F = cos (θ) μstatik mg
= cos (30 °) × 0.05 × 1 kg x 9.8 m / s2
= 0.424 Newton