Hoe om die wrywingskoëffisiënt te vind: eksperimentele metodes

2024 Outeur: Angel Austin | [email protected]. Laas verander: 2024-01-02 17:39

Wrywing is die fisiese proses waarsonder die einste beweging in ons wêreld nie kon bestaan nie. In fisika, om die absolute waarde van die wrywingskrag te bereken, is dit nodig om 'n spesiale koëffisiënt te ken vir die vryfoppervlakke wat oorweeg word. Hoe om wrywingskoëffisiënt te vind? Hierdie artikel sal hierdie vraag beantwoord.

Wrywing in fisika

Voordat die vraag beantwoord word oor hoe om die wrywingskoëffisiënt te vind, is dit nodig om te oorweeg wat wrywing is en deur watter krag dit gekenmerk word.

In fisika is daar drie tipes van hierdie proses wat tussen soliede voorwerpe plaasvind. Dit is die wrywing van rus, gly en rol. Wrywing vind altyd plaas wanneer 'n eksterne krag 'n voorwerp probeer beweeg. Glywrywing, soos die naam aandui, vind plaas wanneer een oppervlak oor 'n ander gly. Laastens vind rolwrywing plaas wanneer 'n ronde voorwerp (wiel, bal) op 'n oppervlak rol.

Wat alle tipes gemeen het, is die feit dat hulle enigiemand verhoedbeweging en die punt van toepassing van hul kragte is in die area van kontak tussen die oppervlaktes van twee voorwerpe. Al hierdie tipes skakel ook meganiese energie om in hitte.

Die kragte van gly en statiese wrywing word veroorsaak deur mikroskopiese grofheid op oppervlaktes wat vryf. Boonop is hierdie tipes te wyte aan dipool-dipool en ander tipes interaksies tussen atome en molekules wat vryfliggame vorm.

Die oorsaak van rollende wrywing hou verband met die histerese van elastiese vervorming wat by die kontakpunt tussen die rollende voorwerp en die oppervlak voorkom.

Wrywingskrag en wrywingskoëffisiënt

Al drie tipes vaste wrywingskragte word beskryf deur uitdrukkings wat dieselfde vorm het. Hier is sy:

F_t=µ_tN.

Hier is N die krag wat loodreg op die oppervlak op die liggaam inwerk. Dit word die ondersteuningsreaksie genoem. Die waarde µ_{t- word die koëffisiënt van die ooreenstemmende tipe wrywing genoem.}

Koëffisiënte vir gly en ruswrywing is dimensielose hoeveelhede. Dit kan verstaan word deur na die gelykheid van die wrywingskrag en wrywingskoëffisiënt te kyk. Die linkerkant van die vergelyking word in newton uitgedruk, die regterkant word ook in newton uitgedruk, aangesien N 'n krag is.

Wat rollende wrywing betref, sal die koëffisiënt daarvoor ook 'n dimensielose waarde wees, dit word egter gedefinieer as die verhouding van die lineêre eienskap van elastiese vervorming tot die radius van die rollende voorwerp.

Daar moet gesê word dat die tipiese waardes van die koëffisiënte van gly en ruswrywing tiendes van 'n eenheid is. Vir wrywingrol, hierdie koëffisiënt stem ooreen met honderdstes en duisendstes van 'n eenheid.

Hoe om die wrywingskoëffisiënt te vind?

Koëffisiënt µ_{t hang af van 'n aantal faktore wat moeilik is om wiskundig in ag te neem. Ons lys 'n paar van hulle:}

• materiaal van vryfoppervlakke;
• oppervlakkwaliteit;
• die teenwoordigheid van vuil, water en so meer;
• oppervlaktemperature.

Daar is dus geen formule vir µ_t nie, en dit moet eksperimenteel gemeet word. Om te verstaan hoe om die wrywingskoëffisiënt te vind, moet dit uitgedruk word vanaf die formule vir F_{t. Ons het:}

µ_t =F_t/N.

Dit blyk dat om µ_{tte weet, dit nodig is om wrywingskrag en ondersteuningsreaksie te vind.}

Die ooreenstemmende eksperiment word soos volg uitgevoer:

1. Neem 'n liggaam en 'n vliegtuig, byvoorbeeld, gemaak van hout.
2. Klou die dinamometer aan die liggaam en beweeg dit eweredig oor die oppervlak.

Terselfdertyd toon die dinamometer 'n mate van krag, wat gelyk is aan F_{t. Die grondreaksie is gelyk aan die gewig van die liggaam op 'n horisontale oppervlak.}

Die beskryf metode laat jou toe om te verstaan wat die koëffisiënt van statiese en gly wrywing is. Net so kan jy eksperimenteel bepaal µ_trol.

Nog 'n eksperimentele metode vir die bepaling van µ_{t word in die vorm van 'n probleem in die volgende paragraaf gegee.}

Probleem om µt te bereken

Die houtbalk is op die glasoppervlak. Deur die oppervlak glad te kantel, het ons gevind dat die gly van die balk teen 'n hellingshoek van 15o begin. Wat is die koëffisiënt van statiese wrywing vir 'n hout-glas-paar?

Toe die balk teen 15o op 'n skuinsvlak was, dan het die ruswrywingskrag daarvoor 'n maksimum waarde gehad. Dit is gelyk aan:

F_t=mgsin(α).

Force N word bepaal deur die formule:

N=mgcos(α).

Deur die formule vir µ_{t toe te pas, kry ons:}

µ_t=F_{t/N=mgsin(α)/(mgcos(α))=tg(α).}

Deur die hoek α te vervang, kom ons by die antwoord: µ_{t=0, 27.}