Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Измерьте время движения
- Рассчитать силу трения
- График силы трения
- Запись данных линейного изменения
Трение происходит двумя способами: кинетическим и статическим. Кинетическое трение действует на объект, который скользит по поверхности, тогда как статическое трение возникает, когда трение препятствует движению объекта. Простая, но эффективная модель трения состоит в том, что сила трения f равна произведению нормальной силы N на число, называемое коэффициентом трения µ. Коэффициент различен для каждой пары материалов, которые контактируют друг с другом, включая материал, который взаимодействует с самим собой. Нормальная сила - это сила, перпендикулярная границе раздела между двумя поверхностями скольжения - другими словами, насколько сильно они давят друг на друга.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Формула для расчета коэффициента трения имеет вид μ = f ÷ N. Сила трения f всегда действует в направлении, противоположном предполагаемому или фактическому движению, но только параллельно поверхности.
Измерьте время движения
Чтобы измерить силу трения, проведите эксперимент, в котором блок, натянутый за нитку, которая проходит через шкив и прикреплен к подвесной массе, скользит по дорожке. Запустите блок как можно дальше от шкива, отпустите блок и запишите время t, необходимое для перемещения на расстояние L вдоль дорожки. Когда масса подвешивания мала, вам может понадобиться слегка подтолкнуть блок, чтобы он двигался. Повторите это измерение с различными висящими массами.
Рассчитать силу трения
Рассчитайте силу трения. Для начала сначала вычислите Fnet, чистую силу на блоке. Уравнение Fnet = 2ML ÷ т2где М - масса блока в граммах.
Усилие, приложенное к блоку, Fapplied, представляет собой тягу от струны, вызванную массой подвесной массы, м. Рассчитайте приложенную силу, Fapplied = mg, где g = 9,81 метра в секунду в квадрате, гравитационная константа ускорения.
Вычислите N, нормальная сила - вес блока. N = Mg.
Теперь вычислите силу трения, f, разницу между приложенной силой и чистой силой. Уравнение f = Fapplied - Fnet.
График силы трения
График силы трения, f, на оси у против нормальной силы, N, на оси х. Наклон даст вам коэффициент кинетического трения.
Запись данных линейного изменения
Поместите объект на дорожку с одного конца и медленно поднимите этот конец, чтобы сделать наклон. Запишите угол θ, под которым блок только начинает скользить. Под этим углом эффективная сила тяжести, действующая вниз по наклонной плоскости, едва превышает силу трения, препятствующую началу скольжения блока. Объединение физики трения с геометрией наклонной плоскости дает простую формулу для коэффициента статического трения: μ = tan (θ), где μ - коэффициент трения, а θ - угол.