Sisu
Enamik inimesi mõistab hõõrdumist intuitiivsel viisil. Kui proovite lükata eset piki pinda, hoiab kontakt objekti ja pinna vahel vastu teie survet teatud tõukejõule. Hõõrdejõu matemaatiline arvutamine hõlmab tavaliselt „hõõrdetegurit”, mis kirjeldab, kui palju kaks konkreetset materjali „kleepuvad kokku” liikumise takistamiseks, ja midagi, mida nimetatakse „normaalseks jõuks” ja mis on seotud objekti massiga. Aga kui te ei tea hõõrdetegurit, siis kuidas jõudu välja töötada? Selle saate saavutada kas otsides veebis standardset tulemust või korraldades väikese katse.
Hõõrdejõu leidmine katseliselt
Kaldtee kaldtee seadistamiseks kasutage kõnealust eset ja väikest pinnaosa, mida saate vabalt liikuda. Kui te ei saa kasutada kogu pinda ega kogu eset, kasutage lihtsalt samast materjalist midagi. Näiteks kui teil on pinnana plaaditud põrand, võite kaldtee loomiseks kasutada ühte plaati. Kui teil on objektina puidust kapp, kasutage puidust valmistatud muud väiksemat eset (ideaaljuhul sarnase viimistlusega puidul). Mida lähemale tegelikule olukorrale pääseb, seda täpsem on teie arvutus.
Veenduge, et saaksite kaldtee kaldenurka reguleerida, virnastades terve rea raamatuid või midagi sarnast, et saaksite selle maksimaalset kõrgust väikeseid muudatusi teha.
Mida kaldu pind on, seda rohkem töötab gravitatsioonist tulenev jõud selle kaldtee alla tõmbamiseks. Hõõrdejõud töötab sellele vastu, kuid mingil hetkel ületab selle raskusjõust tulenev jõud. See näitab teile nende materjalide maksimaalset hõõrdejõudu ja füüsikud kirjeldavad seda staatilise hõõrdeteguri kaudu (μstaatiline). Katse võimaldab teil leida selle väärtuse.
Asetage objekt pinnale madala nurga all, mis ei lase sellel libiseda mööda kaldteed. Suurendage järk-järgult kaldtee kallet, lisades virnale raamatuid või muid õhukesi esemeid, ja leidke kõige järsem kalle, mille juures saate seda hoida, ilma et objekt liiguks. Te näete vaeva, et saada täiesti täpset vastust, kuid teie parim hinnang on piisavalt lähedal arvutuse tegelikule väärtusele. Mõõdetage kaldtee kõrgus ja kaldtee aluse pikkus, kui see on selle kaldega. Peaasi, et kaldtee moodustab põrandaga täisnurkse kolmnurga ja mõõdab kolmnurga pikkust ja kõrgust.
Olukorra matemaatika töötab korralikult välja ja selgub, et kaldenurga puutuja ütleb teile koefitsiendi väärtuse. Niisiis:
μstaatiline = päevitunud (θ)
Või kuna tan = vastas / külgnev = aluse pikkus / kõrgus, arvutate:
μstaatiline = päevitunud (aluse pikkus / kaldtee kõrgus)
Tehke see arvutus, et leida koefitsiendi väärtus teie konkreetse olukorra jaoks.
Näpunäited
F = μstaatiline N
Kus “N”Tähistab normaalset jõudu. Lameda pinna korral võrdub selle väärtus eseme kaaluga, nii et saate kasutada:
F = μstaatiline mg
Siin m on objekti mass ja g on gravitatsioonist tulenev kiirendus (9,8 m / s2).
Näiteks kivipinnal oleva puidu hõõrdetegur on μstaatiline = 0,3, nii et kasutades seda väärtust 10-kilogrammise (kg) puidust kapi jaoks kivipinnal:
F = μstaatiline mg
= 0,3 × 10 kg × 9,8 m / s2
= 29,4 njuutonit
Hõõrdejõu leidmine ilma eksperimendita
Otsige veebist, et leida oma kahe aine hõõrdetegur. Näiteks asfaldil oleva autorehvi koefitsient on μstaatiline = 0,72, puidujääl on μstaatiline = 0,05 ja puit tellisel on μstaatiline = 0,6. Leidke oma olukorra väärtus (sealhulgas libisemiskoefitsiendi kasutamine, kui te ei arvuta hõõrdumist statsionaarselt) ja tehke sellest märkus.
Järgmine võrrand näitab teile hõõrdejõu tugevust (koos staatilise hõõrdeteguriga):
F = μstaatiline N
Kui teie pind on tasane ja maapinnaga paralleelne, võite kasutada:
F = μstaatiline mg
Kui seda pole, on normaalne jõud nõrgem. Sel juhul leidke kaldenurk θja arvutage:
F = cos (θ) μstaatiline mg
Kasutades näiteks 1 kg jääplokki puul, kaldu 30 ° -ni, ja pidage seda meeles g = 9,8 m / s2, see annab:
F = cos (θ) μstaatiline mg
= cos (30 °) × 0,05 × 1 kg × 9,8 m / s2
= 0,424 njuutoni