كيفية إيجاد معامل الاحتكاك: طرق تجريبية

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 17:40

الاحتكاك هو العملية الفيزيائية التي بدونها لا يمكن أن توجد الحركة في عالمنا. في الفيزياء ، لحساب القيمة المطلقة لقوة الاحتكاك ، من الضروري معرفة معامل خاص لأسطح الاحتكاك قيد الدراسة. كيف تجد معامل الاحتكاك؟ هذا المقال سوف يجيب على هذا السؤال.

الاحتكاك في الفيزياء

قبل الإجابة على سؤال كيفية إيجاد معامل الاحتكاك ، من الضروري النظر في ماهية الاحتكاك وما هي القوة التي يتميز بها.

في الفيزياء ، هناك ثلاثة أنواع من هذه العملية تحدث بين الأجسام الصلبة. هذا هو الاحتكاك بين الراحة والانزلاق والدحرجة. يحدث الاحتكاك دائمًا عندما تحاول قوة خارجية تحريك جسم ما. يحدث الاحتكاك الانزلاقي ، كما يوحي الاسم ، عندما ينزلق سطح فوق الآخر. أخيرًا ، يحدث الاحتكاك المتدحرج عندما يتدحرج جسم مستدير (عجلة ، كرة) على سطح ما.

ما تشترك فيه جميع الأنواع هو حقيقة أنها تمنع أي شخصالحركة ونقطة تطبيق قواتهم في منطقة التلامس بين أسطح جسمين. أيضا ، كل هذه الأنواع تحول الطاقة الميكانيكية إلى حرارة.

قوى الاحتكاك الانزلاقي والساكن ناتجة عن الخشونة المجهرية على الأسطح التي تحتك. بالإضافة إلى ذلك ، ترجع هذه الأنواع إلى ثنائي القطب وأنواع أخرى من التفاعلات بين الذرات والجزيئات التي تشكل أجسامًا فركًا.

سبب الاحتكاك المتداول مرتبط بتباطؤ التشوه المرن الذي يظهر عند نقطة التلامس بين الجسم المتداول والسطح.

قوة الاحتكاك و معامل الاحتكاك

جميع الأنواع الثلاثة لقوى الاحتكاك الصلب موصوفة بتعبيرات لها نفس الشكل. ها هي:

F_t=µ_{t N.}

هنا N هي القوة التي تعمل بشكل عمودي على سطح الجسم. يطلق عليه رد فعل الدعم. تسمى القيمة µ_{t- معامل نوع الاحتكاك المقابل.}

معاملات الانزلاق واحتكاك الراحة هي كميات بلا أبعاد. يمكن فهم ذلك من خلال النظر إلى المساواة بين قوة الاحتكاك ومعامل الاحتكاك. يتم التعبير عن الجانب الأيسر من المعادلة بالنيوتن ، كما يتم التعبير عن الجانب الأيمن أيضًا بالنيوتن ، نظرًا لأن N قوة.

بالنسبة للاحتكاك المتداول ، سيكون معامله أيضًا قيمة بلا أبعاد ، ومع ذلك ، يتم تعريفه على أنه نسبة الخاصية الخطية للتشوه المرن إلى نصف قطر الجسم المتداول.

يجب أن يقال أن القيم النموذجية لمعاملات الانزلاق والاحتكاك السكون هي أعشار الوحدة. للاحتكاكالمتداول ، هذا المعامل يتوافق مع المئات والألف من الوحدة.

كيف تجد معامل الاحتكاك؟

المعامل µ_{tيعتمد على عدد من العوامل التي يصعب أخذها في الاعتبار رياضيًا. نسرد بعضها:}

• مادة من فرك الأسطح ؛
• جودة السطح
• وجود الأوساخ والماء وما إلى ذلك ؛
• درجات حرارة السطح

لذلك ، لا توجد معادلة لـ µ_t، ويجب قياسها تجريبياً. لفهم كيفية إيجاد معامل الاحتكاك ، يجب التعبير عنه من صيغة F_{t. لدينا:}

µ_t=F_{t/ N.}

اتضح أن معرفة µ_{tمن الضروري إيجاد قوة الاحتكاك ودعم رد الفعل.}

يتم تنفيذ التجربة المقابلة على النحو التالي:

1. خذ جسمًا وطائرة ، على سبيل المثال ، مصنوعان من الخشب.
2. تشبث المقوى بالجسم وتحريكه بالتساوي على السطح.

في نفس الوقت ، يُظهر مقياس القوة الدافعة بعض القوة ، والتي تساوي F_{t. رد فعل الأرض يساوي وزن الجسم على سطح أفقي.}

تسمح لك الطريقة الموصوفة بفهم معامل الاحتكاك الساكن والانزلاق. وبالمثل ، يمكنك تحديد تجريبي µ_{tالمتداول.}

طريقة تجريبية أخرى لتحديد µ_{tمعطاة في شكل مشكلة في الفقرة التالية.}

مشكلة لحساب µt

العارضة الخشبية على سطح الزجاج.بإمالة السطح بسلاسة ، وجدنا أن انزلاق الحزمة يبدأ بزاوية ميل 15o. ما هو معامل الاحتكاك الساكن لزوج من الخشب والزجاج؟

عندما كانت الحزمة على مستوى مائل عند 15o، فإن قوة الاحتكاك الباقية لها قيمة قصوى. تساوي:

F_{t=مزالخطيئة (α).}

يتم تحديد القوة N بواسطة الصيغة:

N=مزكوس (α).

تطبيق صيغة µ_{t، نحصل على:}

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

استبدال الزاوية α ، نصل إلى الإجابة: µ_{t=0 ، 27.}