كيف تجد معامل الاحتكاك لأنواع مختلفة من الاحتكاك؟

كيف تجد معامل الاحتكاك لأنواع مختلفة من الاحتكاك؟
كيف تجد معامل الاحتكاك لأنواع مختلفة من الاحتكاك؟
Anonim

تلعب ظاهرة الاحتكاك في حياة الإنسان دورًا إيجابيًا وسلبيًا. من ناحية ، بدون وجودها ، ستكون الحركة مستحيلة ، من ناحية أخرى ، بسبب الاحتكاك ، تحدث خسائر هائلة في الطاقة ومواد العمل. في المقال ، سوف ننظر من وجهة نظر الفيزياء في ماهية الاحتكاك ، وكذلك كيفية إيجاد معامل الاحتكاك.

ظاهرة الاحتكاك

الاحتكاك هو ظاهرة اتصال تحدث في منطقة التلامس بين مختلف الهيئات ، والتي تتعارض مع أي من حركاتها المتبادلة.

عمل قوة الاحتكاك الساكن
عمل قوة الاحتكاك الساكن

في ميكانيكا حركة المواد الصلبة ، يتم تمييز ثلاثة أنواع من الاحتكاك:

  • يتصرف في حالة راحة ؛
  • التمثيل أثناء تحريك الأسطح فوق بعضها البعض ؛
  • بسبب الأجسام المتدحرجة.

يحدث الاحتكاك أثناء الراحة عندما نطبق قوة عرضية خارجية على سطح على الجسم لتحريكه. من الأمثلة الصارخة على الاحتكاك المنزلق انزلاق الزلاجات على الثلج. أخيرًا ، الاحتكاك أثناء التدحرجتتجلى عندما تتدحرج عجلة السيارة على الطريق.

صيغة لتحديد قوة الاحتكاك

في الفيزياء ، يتم وصف أنواع الاحتكاك المدرجة بالصيغة نفسها عند حساب القوى المؤثرة. تبدو هذه الصيغة كما يلي:

Ft=µN.

قوة الاحتكاك Ftتساوي حاصل ضرب معامل الاحتكاك µ ورد فعل الدعم N عند النظر في نوع الاحتكاك المقابل ، فقط قيمة المعامل µ ، وهي كمية بلا أبعاد ، تتغير.

في حالة قوى الاحتكاك الساكن والمتحرك ، تكون قيمة µ حوالي أعشار الوحدة. µ تعتمد على المواد الملامسة ، على خشونة سطحها ، ولا تعتمد على منطقة التلامس أو سرعة الانزلاق.

بالنسبة للاحتكاك المتداول ، يعتمد المعامل µ (يشار إليه عادة CR) على خصائص مرونة الجسم المتداول ، وعلى صلابته ، وعلى نصف قطر التدحرج وبعض الأنواع الأخرى عوامل. بالنسبة لمعظم المواد ، يكون عامل التدوير هذا بالمئات والألف من الوحدة.

نظرًا لوجود العديد من العوامل التي تؤثر على قيمة µ ، فلا توجد معادلة رياضية محددة لحسابها. للإجابة على سؤال كيفية إيجاد معامل الاحتكاك ، يجب أن يقال أنه يقاس تجريبياً.

تحديد المعامل µ

في هذه الفقرة ، سننظر في طريقتين للتحديد العملي لقيمة µ باستخدام مثال الانزلاق والاحتكاك.

تحديد معامل الاحتكاك الانزلاقي
تحديد معامل الاحتكاك الانزلاقي

الطريقة الأولى للإجابة على سؤال كيفية إيجاد معامل الاحتكاك ،يتكون من وضع شريط على مستوى أفقي ، يتم إرفاق مقياس ديناميكي به. القضيب والطائرة مصنوعان من زوج من المواد التي تم فحصها ، على سبيل المثال ، الزجاج والخشب. عن طريق تحريك الشريط بالتساوي ، مع الضغط على مقياس القوة ، يمكنك تحديد قوة الانزلاق Ft. بمعرفة كتلة m للشريط ، يُحسب المعامل µ على النحو التالي:

µ=Ft/ (مز).

شريط على مستوى مائل
شريط على مستوى مائل

الطريقة الثانية ملائمة لتحديد µ للاحتكاك الساكن. للقيام بذلك ، تحتاج إلى وضع شريط على مستوى أفقي. بعد ذلك ، يجب رفع أحد طرفي المستوى ببطء ، وإمالته بزاوية معينة في الأفق. عند زاوية معينة θ ، سيبدأ الشريط في الانزلاق عن السطح. بقياس هذه الزاوية ، يمكن تحديد معامل الاحتكاك µ من المعادلة:

µ=tg (θ).

القياس µ للاحتكاك المتداول يتضمن استخدام إعداد أكثر تعقيدًا يسمى البندول المائل. يتم حساب µ في هذه الحالة من خلال دراسة معادلات ديناميكيات الحركة.

موصى به: