เนื้อหา
คนส่วนใหญ่เข้าใจแรงเสียดทานในวิธีที่ง่าย เมื่อคุณพยายามที่จะผลักวัตถุไปตามพื้นผิวการติดต่อระหว่างวัตถุและพื้นผิวต่อต้านการผลักดันของคุณให้แรงผลักดันที่แน่นอน การคำนวณแรงเสียดทานทางคณิตศาสตร์มักจะเกี่ยวข้องกับ "สัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน" ซึ่งอธิบายว่าทั้งสองวัสดุเฉพาะ "ติดกัน" เพื่อต้านทานการเคลื่อนไหวและสิ่งที่เรียกว่า "แรงปกติ" ที่เกี่ยวข้องกับมวลของวัตถุ แต่ถ้าคุณไม่ทราบค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานคุณจะหาแรงได้อย่างไร คุณสามารถทำสิ่งนี้ได้โดยค้นหาผลลัพธ์มาตรฐานทางออนไลน์หรือทำการทดลองขนาดเล็ก
การค้นหาแรงเสียดทานจากการทดลอง
ใช้วัตถุที่มีปัญหาและส่วนเล็ก ๆ ของพื้นผิวที่คุณสามารถเคลื่อนย้ายได้อย่างอิสระเพื่อตั้งค่าทางลาดเอียง หากคุณไม่สามารถใช้ทั้งพื้นผิวหรือวัตถุทั้งหมดเพียงใช้ชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุเดียวกัน ตัวอย่างเช่นหากคุณมีพื้นกระเบื้องเป็นพื้นผิวคุณสามารถใช้กระเบื้องเดี่ยวเพื่อสร้างทางลาด หากคุณมีตู้ไม้เป็นวัตถุให้ใช้วัตถุที่เล็กกว่าและแตกต่างกันซึ่งทำจากไม้ ยิ่งคุณเข้าใกล้สถานการณ์จริงมากเท่าไหร่การคำนวณของคุณก็จะแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณสามารถปรับเอียงของทางลาดได้โดยการเรียงชุดหนังสือหรือสิ่งที่คล้ายกันเพื่อให้คุณสามารถปรับความสูงได้เล็กน้อย
ยิ่งผิวมีความลาดเอียงมากเท่าไหร่แรงที่มากขึ้นเนื่องจากแรงโน้มถ่วงจะทำงานเพื่อดึงลงมาตามทางลาด แรงเสียดทานทำงานกับสิ่งนี้ แต่ในบางจุดแรงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงเอาชนะมัน สิ่งนี้บอกคุณถึงแรงเสียดทานสูงสุดสำหรับวัสดุเหล่านี้และนักฟิสิกส์อธิบายสิ่งนี้ผ่านค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิต (μคงที่) การทดสอบช่วยให้คุณค้นหาค่าสำหรับสิ่งนี้
วางวัตถุที่อยู่บนพื้นผิวในมุมที่ตื้นซึ่งจะไม่ทำให้มันเลื่อนลงทางลาด เพิ่มความลาดเอียงของทางลาดโดยค่อยๆเพิ่มหนังสือหรือวัตถุบาง ๆ ลงในสแต็กของคุณและค้นหาความลาดเอียงที่สูงที่สุดที่คุณสามารถถือได้โดยไม่ต้องมีวัตถุเคลื่อนที่ คุณจะต้องดิ้นรนเพื่อให้ได้คำตอบที่แม่นยำอย่างสมบูรณ์ แต่การประมาณการที่ดีที่สุดของคุณจะใกล้เคียงกับมูลค่าที่แท้จริงสำหรับการคำนวณ วัดความสูงของทางลาดและความยาวของฐานของทางลาดเมื่ออยู่ที่ความโน้มเอียงนี้ คุณกำลังปฏิบัติต่อทางลาดโดยสร้างสามเหลี่ยมมุมฉากขึ้นกับพื้นและวัดความยาวและความสูงของรูปสามเหลี่ยม
คณิตศาสตร์สำหรับสถานการณ์นั้นออกมาอย่างเรียบร้อยและปรากฎว่าค่าแทนเจนต์ของมุมเอียงจะบอกค่าสัมประสิทธิ์ ดังนั้น:
μคงที่ = tan (θ)
หรือเนื่องจากผิวสีแทน = ตรงข้าม / ติดกัน = ความยาวของฐาน / ความสูงคุณจึงคำนวณ:
μคงที่ = tan (ความยาวฐาน / ความสูงของทางลาด)
ทำการคำนวณนี้ให้สมบูรณ์เพื่อค้นหาค่าสัมประสิทธิ์สำหรับสถานการณ์เฉพาะของคุณ
เคล็ดลับ
F = μคงที่ ยังไม่มีข้อความ
ที่ไหน "ยังไม่มีข้อความ” ย่อมาจากแรงปกติ สำหรับพื้นผิวที่เรียบค่านี้จะเท่ากับน้ำหนักของวัตถุดังนั้นคุณสามารถใช้:
F = μคงที่ มก.
ที่นี่ ม. คือมวลของวัตถุและ ก. คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (9.8 m / s2).
ตัวอย่างเช่นไม้บนพื้นผิวหินมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μคงที่ = 0.3 ดังนั้นใช้ค่านี้สำหรับตู้ไม้ 10 กิโลกรัม (กก.) บนพื้นผิวหิน:
F = μคงที่ มก.
= 0.3 × 10 kg × 9.8 m / s2
= 29.4 นิวตัน
การค้นหาแรงเสียดทานโดยปราศจากการทดลอง
ดูออนไลน์เพื่อค้นหาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างสารทั้งสองของคุณ ตัวอย่างเช่นยางรถยนต์บนยางมะตอยมีค่าสัมประสิทธิ์เท่ากับ μคงที่ = 0.72 น้ำแข็งบนไม้มี μคงที่ = 0.05 และไม้บนอิฐมี μคงที่ = 0.6 ค้นหาค่าสำหรับสถานการณ์ของคุณ (รวมถึงการใช้สัมประสิทธิ์การเลื่อนหากคุณไม่ได้คำนวณแรงเสียดทานจากเครื่องเขียน) และจดบันทึก
สมการต่อไปนี้บอกความแข็งแกร่งของแรงเสียดทาน (ด้วยค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิต):
F = μคงที่ ยังไม่มีข้อความ
หากพื้นผิวของคุณแบนและขนานกับพื้นคุณสามารถใช้:
F = μคงที่ มก.
หากไม่เป็นเช่นนั้นแรงปกติก็จะอ่อนกำลังลง ในกรณีนี้หามุมเอียง θและคำนวณ:
F = cos (θ) μคงที่ มก.
ตัวอย่างเช่นการใช้น้ำแข็ง 1 กก. บล็อกบนไม้มีแนวโน้มที่จะ 30 °และจำได้ว่า ก. = 9.8 m / s2สิ่งนี้ให้:
F = cos (θ) μคงที่ มก.
= cos (30 °) × 0.05 × 1 กิโลกรัม× 9.8 m / s2
= 0.424 นิวตัน