Hur man beräknar friktionskoefficienten

Friktion uppstår på två sätt: kinetisk och statisk. Kinetisk friktion verkar på ett föremål som glider på en yta, medan statisk friktion uppstår när friktion hindrar föremålet från att röra sig. En enkel men effektiv modell för friktion är att friktionskraften, f, är lika med produkten av normalkraften, N, och ett tal som kallas friktionskoefficienten, μ. Koefficienten är olika för varje materialpar som kommer i kontakt med varandra, inklusive ett material som interagerar med sig självt. Normalkraften är kraften vinkelrät mot gränsytan mellan två glidytor — med andra ord hur hårt de trycker mot varandra.

Formeln för att beräkna Friktionskoefficienten är μ = f÷N. Friktionskraften, f, verkar alltid i motsatt riktning av den avsedda eller faktiska rörelsen, men endast parallellt med ytan.

Mät rörelsetiden

För att mäta friktionskraften, sätt upp ett experiment där ett block, draget av ett snöre som löper över en remskiva och är fäst vid en hängande massa, glider över ett spår. Starta blocket så långt från remskivan som möjligt, släpp blocket och registrera den tid, t, det tar att flytta en sträcka, L, längs banan. När den hängande massan är liten kan du behöva knuffa till blocket väldigt lätt för att få det att röra sig. Upprepa denna mätning med olika hängande massor.

Beräkna friktionskraft

Beräkna friktionskraften. För att börja, beräkna först Fnet, nettokraften på blocket. Ekvationen är

 
F_{net}=frac{2ML}{t^2} där M är blockets massa i gram.
 
Den applicerade kraften på blocket, Fapplied, är dragningen från snöret som orsakas av vikten av den hängande massan, m. Beräkna den applicerade kraften, Fapplied=mg, där g = 9,81 meter per sekund i kvadrat, gravitationsaccelerationskonstanten.

Beräkna N, normalkraften är blockets vikt.

N=Mg

 

Beräkna nu friktionskraften, f, skillnaden mellan den applicerade kraften och nettokraften. Ekvationen är:

f=F_{applied}-F_{net}
 

Skriv ut friktionskraften

Skriv ut friktionskraften , f, på y-axeln mot normalkraften, N, på x-axeln. Lutningen ger dig den kinetiska friktionskoefficienten.

Spela in rampdata

Placera föremålet på banan i ena änden och lyft långsamt den änden för att göra en ramp. Anteckna vinkeln, θ, vid vilken blocket precis börjar glida. Vid denna vinkel är den effektiva tyngdkraften som verkar nerför rampen knappt större än friktionskraften som hindrar blocket från att börja glida. Att införliva friktionsfysiken med det lutande planets geometri ger en enkel formel för den statiska friktionskoefficienten: μ = tan(θ), där μ är friktionskoefficienten och θ är vinkeln.

Lämna ett svar