เนื้อหา
พื้นผิวมีแรงเสียดทานซึ่งต่อต้านการเคลื่อนที่แบบเลื่อนและคุณจำเป็นต้องคำนวณขนาดของแรงนี้เป็นส่วนหนึ่งของปัญหาฟิสิกส์หลายอย่าง ปริมาณแรงเสียดทานส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับ "แรงปกติ" ซึ่งพื้นผิวออกแรงกับวัตถุที่อยู่บนมันรวมถึงลักษณะของพื้นผิวเฉพาะที่คุณกำลังพิจารณา สำหรับจุดประสงค์ส่วนใหญ่คุณสามารถใช้สูตร F = μN ในการคำนวณแรงเสียดทานด้วย ยังไม่มีข้อความ ยืนสำหรับแรง“ ปกติ” และ“μ” ผสมผสานคุณสมบัติของพื้นผิว
TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
คำนวณแรงเสียดทานโดยใช้สูตร:
F = μN
ที่ไหน ยังไม่มีข้อความ เป็นกำลังปกติและ μ คือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสำหรับวัสดุของคุณและไม่ว่าจะอยู่กับที่หรือเคลื่อนที่ แรงปกติเท่ากับน้ำหนักของวัตถุดังนั้นสิ่งนี้สามารถเขียนได้:
F = μmg
ที่ไหน ม. คือมวลของวัตถุและ ก. คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง แรงเสียดทานทำหน้าที่ต่อต้านการเคลื่อนไหวของวัตถุ
แรงเสียดทานคืออะไร?
แรงเสียดทานอธิบายแรงระหว่างพื้นผิวทั้งสองเมื่อคุณพยายามที่จะเคลื่อนที่ไปทางหนึ่ง แรงต้านทานการเคลื่อนไหวและในกรณีส่วนใหญ่แรงกระทำในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนไหว ลงไปที่ระดับโมเลกุลเมื่อคุณกดสองพื้นผิวเข้าด้วยกันความไม่สมบูรณ์เล็กน้อยในแต่ละพื้นผิวสามารถเชื่อมต่อกันและอาจมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของวัสดุหนึ่งและอีกอันหนึ่ง ปัจจัยเหล่านี้ทำให้มันยากที่จะย้ายพวกเขาผ่านกัน คุณจะไม่ทำงานในระดับนี้เมื่อคำนวณแรงเสียดทาน สำหรับสถานการณ์ในชีวิตประจำวันนักฟิสิกส์จัดกลุ่มปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้เข้าด้วยกันใน "สัมประสิทธิ์" μ.
การคำนวณแรงเสียดทาน
แรง“ ปกติ” อธิบายถึงแรงที่พื้นผิวของวัตถุวางอยู่บน (หรือกดลงไป) ทำให้เกิดแรงบนวัตถุ สำหรับวัตถุที่ยังคงอยู่บนพื้นผิวเรียบแรงจะต้องต่อต้านแรงที่เกิดขึ้นเนื่องจากแรงโน้มถ่วงไม่เช่นนั้นวัตถุจะเคลื่อนที่ตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน แรง“ ปกติ” (ยังไม่มีข้อความ) เป็นชื่อของแรงที่ทำ
มันทำหน้าที่ตั้งฉากกับพื้นผิวเสมอ ซึ่งหมายความว่าบนพื้นผิวลาดเอียงแรงปกติจะยังคงชี้ตรงจากพื้นผิวในขณะที่แรงโน้มถ่วงจะชี้ลงไปด้านล่าง
แรงปกติสามารถอธิบายได้ง่ายๆในกรณีส่วนใหญ่โดย:
ยังไม่มีข้อความ = มก.
ที่นี่ ม. แสดงถึงมวลของวัตถุและ ก. ย่อมาจากความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็น 9.8 เมตรต่อวินาทีต่อวินาที (m / s2) หรือ Netwons ต่อกิโลกรัม (N / kg) สิ่งนี้ตรงกับ "น้ำหนัก" ของวัตถุ
สำหรับพื้นผิวที่ลาดเอียงความแข็งแรงของแรงปกติจะลดลงเมื่อพื้นผิวเอียงมากขึ้นดังนั้นสูตรจะกลายเป็น:
ยังไม่มีข้อความ = มก. cos (θ)
กับ θ ยืนสำหรับมุมพื้นผิวจะเอียงไป
สำหรับการคำนวณตัวอย่างง่ายๆให้พิจารณาพื้นผิวที่เรียบพร้อมบล็อกไม้ขนาด 2 กิโลกรัมนั่งบนพื้น แรงปกติจะชี้ขึ้นไปข้างบนโดยตรง (เพื่อรองรับน้ำหนักของบล็อก) และคุณจะคำนวณ:
ยังไม่มีข้อความ = 2 kg × 9.8 N / kg = 19.6 N
สัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับวัตถุและสถานการณ์เฉพาะที่คุณกำลังทำงานด้วย หากวัตถุยังไม่เคลื่อนที่ไปทั่วพื้นผิวคุณใช้สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิต μคงที่แต่ถ้ามันเคลื่อนไหวคุณใช้สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อน μสไลด์.
โดยทั่วไปค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อนมีค่าน้อยกว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบคงที่ กล่าวอีกอย่างหนึ่งก็คือการเลื่อนสิ่งที่เลื่อนอยู่แล้วนั้นง่ายกว่าการเลื่อนสิ่งที่ยังอยู่
วัสดุที่คุณกำลังพิจารณามีผลต่อค่าสัมประสิทธิ์ ตัวอย่างเช่นหากบล็อกของไม้จากก่อนหน้านี้อยู่บนพื้นผิวอิฐค่าสัมประสิทธิ์จะเป็น 0.6 แต่สำหรับไม้ที่สะอาดสามารถอยู่ที่ใดก็ได้จาก 0.25 ถึง 0.5 สำหรับน้ำแข็งบนน้ำแข็งค่าสัมประสิทธิ์คงที่คือ 0.1 ค่าสัมประสิทธิ์การเลื่อนจะลดค่านี้ลงเหลือ 0.03 สำหรับน้ำแข็งบนน้ำแข็งและ 0.2 สำหรับไม้บนไม้ ค้นหาสิ่งเหล่านี้สำหรับพื้นผิวของคุณโดยใช้ตารางออนไลน์ (ดูข้อมูล)
สูตรสำหรับแรงเสียดทานฯ :
F = μN
ยกตัวอย่างเช่นให้พิจารณาบล็อกไม้ที่มีมวล 2 กิโลกรัมบนโต๊ะไม้ที่ถูกผลักจากเครื่องเขียน ในกรณีนี้คุณใช้สัมประสิทธิ์คงที่ด้วย μคงที่ = 0.25 ถึง 0.5 สำหรับไม้ การ μคงที่ = 0.5 เพื่อเพิ่มผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากแรงเสียดทานให้มากที่สุดและจดจำ ยังไม่มีข้อความ = 19.6 N จากก่อนหน้านี้แรงคือ:
F = 0.5 × 19.6 N = 9.8 N
โปรดจำไว้ว่าแรงเสียดทานให้แรงต้านทานการเคลื่อนไหวเท่านั้นดังนั้นหากคุณเริ่มกดเบา ๆ และกระชับขึ้นแรงเสียดทานจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุดซึ่งเป็นสิ่งที่คุณเพิ่งคำนวณ นักฟิสิกส์บางครั้งเขียน Fสูงสุด เพื่อทำให้จุดนี้ชัดเจน
เมื่อบล็อกกำลังเคลื่อนไหวคุณใช้ μสไลด์ = 0.2 ในกรณีนี้:
Fสไลด์ = μสไลด์ ยังไม่มีข้อความ
= 0.2 × 19.6 N = 3.92 N