תוֹכֶן
רוב האנשים מבינים חיכוך בצורה אינטואיטיבית. כשאתה מנסה לדחוף חפץ לאורך משטח, המגע בין האובייקט למשטח מתנגד לדחיפה שלך עד לכוח דחיפה מסוים. חישוב כוח החיכוך באופן מתמטי כרוך בדרך כלל ב"מקדם החיכוך ", המתאר עד כמה שני החומרים הספציפיים" נדבקים זה לזה "כדי להתנגד לתנועה, ומשהו המכונה" הכוח הנורמלי "המתייחס למסת האובייקט. אבל אם אינך יודע את מקדם החיכוך, כיצד תעבוד את הכוח? אתה יכול להשיג זאת באמצעות חיפוש מקוון של תוצאה סטנדרטית או ביצוע ניסוי קטן.
למצוא את כוח החיכוך באופן ניסיוני
השתמש באובייקט המדובר ובקטע קטן של המשטח אתה יכול לנוע בחופשיות כדי להקים רמפה נוטה. אם אינך יכול להשתמש במשטח כולו או באובייקט כולו, פשוט השתמש בקטע של משהו העשוי מאותו חומר. לדוגמה, אם יש לך רצפה אריח כמשטח, אתה יכול להשתמש באריח יחיד כדי ליצור את הרמפה. אם יש לכם ארון עץ כאובייקט, השתמשו בחפץ קטן וקטן יותר העשוי מעץ (באופן אידיאלי עם גימור דומה על העץ). ככל שתוכלו להתקרב למצב האמיתי, כך החישוב שלכם יהיה מדויק יותר.
ודא שאתה יכול להתאים את שיפוע הרמפה, על ידי ערמת סדרת ספרים או משהו דומה, כך שתוכל לבצע התאמות קטנות לגובהה המרבי.
ככל שהמשטח נוטה יותר, כך הכוח הנובע מכוח הכבידה יפעל למשוך אותו לאורך הרמפה. כוח החיכוך פועל כנגד זה, אך בשלב מסוים הכוח הנובע מכוח הכבידה מתגבר עליו. זה אומר לך את כוח החיכוך המרבי עבור חומרים אלה, ופיזיקאים מתארים זאת באמצעות מקדם החיכוך הסטטי (μסטטי). הניסוי מאפשר לך למצוא את הערך לכך.
מקם את החפץ על גבי המשטח בזווית רדודה שלא תגרום לו להחליק במורד הרמפה. הגדל בהדרגה את שיפוע הרמפה על ידי הוספת ספרים או חפצים דקים אחרים לערימה שלך, ומצא את השיפוע התלול ביותר שאתה יכול להחזיק אותו מבלי שהאובייקט יזוז. תוכלו להיאבק כדי לקבל תשובה מדויקת לחלוטין, אך הערכתך הטובה ביותר תהיה קרובה מספיק לערך האמיתי לחישוב. מדוד את גובה הרמפה ואת אורך בסיס הרמפה כאשר הוא נמצא במטה זה. אתה בעצם מתייחס לרמפה כאל יצירת משולש עם זווית ישרה עם הרצפה ומודד את אורך וגובה המשולש.
המתמטיקה למצב עובדת בצורה מסודרת, ומתברר שהמשיק של זווית השיפוע אומר לך את ערך המקדם. לכן:
μסטטי = שזוף (θ)
לחלופין, מכיוון שזוף = הפוך / סמוך = אורך בסיס / גובה, אתה מחשיב:
μסטטי = שיזוף (אורך הבסיס / גובה הרמפה)
השלם חישוב זה כדי למצוא את הערך של המקדם למצב הספציפי שלך.
טיפים
ו = μסטטי נ
איפה ה "נ"מייצג את הכוח הנורמלי. עבור משטח שטוח, הערך של זה שווה למשקל העצם, כך שתוכלו להשתמש:
ו = μסטטי מ"ג
פה, M הוא מסת האובייקט ו- ז היא ההאצה כתוצאה מכוח הכבידה (9.8 מ '/ ש'2).
לדוגמא, לעץ על משטח אבן יש מקדם חיכוך של μסטטי = 0.3, אז השתמש בערך זה לארון עץ 10 ק"ג (ק"ג) על משטח אבן:
ו = μסטטי מ"ג
= 0.3 × 10 ק"ג × 9.8 מ '/ ש2
= 29.4 ניוטון
מציאת כוח החיכוך ללא ניסוי
חפש באינטרנט כדי למצוא את מקדם החיכוך בין שני החומרים שלך. לדוגמא, צמיג מכונית על אספלט מקדם של μסטטי = 0.72, יש קרח על עץ μסטטי = 0.05 ועץ על לבנים μסטטי = 0.6. מצא את הערך למצבך (כולל שימוש במקדם ההחלקה אם אינך מחשיב את החיכוך נייח) ורשום אותו.
המשוואה הבאה מציגה לך את חוזק כוח החיכוך (עם מקדם החיכוך הסטטי):
ו = μסטטי נ
אם המשטח שלך שטוח ומקביל לקרקע, אתה יכול להשתמש ב:
ו = μסטטי מ"ג
אם לא, הכוח הנורמלי חלש יותר. במקרה זה, מצא את זווית השיפוע θולחשב:
ו = cos (θ) μסטטי מ"ג
לדוגמה, שימוש בגוש קרח של 1 ק"ג על עץ, נוטה ל 30 מעלות וזכרו זאת ז = 9.8 מטר / שניות2, זה נותן:
ו = cos (θ) μסטטי מ"ג
= cos (30 מעלות) × 0.05 × 1 ק"ג × 9.8 מ '/ ש2
= 0.424 ניוטון