תוֹכֶן
חיכוך הוא כוח המתנגד לתנועה. פיזיקאים מבחינים בין חיכוך סטטי, הפועל כדי לשמור על גוף במנוחה, לבין חיכוך קינטי, הפועל להאטת תנועתו ברגע שהוא מתחיל לנוע. הכוח המופעל על ידי חיכוך סטטי (וs) הוא פרופורציונלי לכוח הניצב שמפעיל גוף על פני השטח שלאורכו נע, המכונה הכוח הנורמלי (ונ). גורם המידתיות נקרא מקדם השבר הסטטי, שמצוין בדרך כלל על ידי האות היוונית mu עם תסריט. s (µs). הקשר המתמטי הוא:
וs = µs × ונ
מקדם זה תלוי במאפיינים של שני המשטחים הנמצאים במגע זה עם זה. הוא טבלט למספר חומרים שונים. אם אתה לא יכול למצוא µs לגבי החומרים שבהם אתה משתמש, אתה יכול לקבוע זאת באמצעות ניסוי פשוט.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
כדי למצוא את מקדם החיכוך הסטטי המינימלי בין שני חומרים, בנה מישור שיפוע מאחד החומרים והניח עליו גוף העשוי מהחומר האחר. הגדל את זווית השיפוע עד שהגוף מתחיל להחליק. משיק הזווית הוא מקדם החיכוך.
השתמש במטוס נוטה
דרך פשוטה לקבוע µs היא להציב את האובייקט המדובר על מישור נוטה העשוי מאותו חומר כמו שאתה לומד על פני השטח. הגדל בהדרגה את זווית השיפוע עד שהאובייקט מתחיל להחליק. הקלט את הזווית הזו. אתה יכול למצוא מייד µs מכיוון שהוא שווה למנגר הזווית. הנה למה:
כשאתה מעלה את השיפוע, כוח הכובד הפועל על גוף מסה M יש מרכיב אופקי ואנכי. החלת חוק ניוטון על כל אחד מאלה רגע לפני שהגוף מתחיל לנוע, אתה מוצא את המרכיב האופקי (הפועל ב- איקס-כיוון) להיות ואיקס = maאיקס. הדבר נכון גם ב- y כיוון: וy = may.
התאוצה ב איקס-כיוון, maאיקס, שווה לכוח הכובד, שהוא המסה פעמים תאוצה כתוצאה מכוח הכבידה (ז) פעמים את סינוס הזווית (ø) נוצר בקצה נקודת השיפוע. מכיוון שהגוף לא זז, זה שווה לכוח המנוגד של החיכוך הסטטי, ותוכלו לכתוב:
(1) מ"ג × חטא (ø) = וs
ה y-כיוון הכוח של הכוח, may, שווה לקוסינוס של הזווית כפול המסה כפולת ההאצה כתוצאה מכוח הכבידה, וזה חייב להיות שווה לכוח הנורמלי, מכיוון שהגוף אינו זז,
(2) ונ = מ"ג × cos (ø)
תזכור זאת וs = µsונ. תחליף ל וs במשוואה (1):
מ"ג × חטא (ø) = µsונ
ולהשתמש בשוויון למשוואה (2) כדי להחליף ונ:
מ"ג × חטא (ø) = µs × מ"ג × cos (ø)
התנאי "מ"ג"מבטל משני הצדדים:
µs = חטא (ø) / cos (ø) = שזוף (ø)