NộI Dung
- TL; DR (Quá dài; Không đọc)
- Đo thời gian chuyển động
- Tính lực ma sát
- Vẽ đồ thị lực ma sát
- Ghi dữ liệu đường dốc
Ma sát xảy ra theo hai cách: động học và tĩnh. Ma sát động tác dụng lên một vật trượt trên bề mặt, trong khi đó ma sát tĩnh xảy ra khi ma sát ngăn không cho vật chuyển động. Một mô hình đơn giản nhưng hiệu quả cho ma sát là lực ma sát, f, bằng tích của lực thông thường, N và một số gọi là hệ số ma sát,. Hệ số này khác nhau đối với mỗi cặp vật liệu tiếp xúc với nhau, bao gồm cả vật liệu tương tác với chính nó. Lực bình thường là lực vuông góc với giao diện giữa hai bề mặt trượt - nói cách khác, chúng đẩy mạnh vào nhau như thế nào.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Công thức tính hệ số ma sát là μ = f N. Lực ma sát, f, luôn tác dụng theo hướng ngược lại với chuyển động dự định hoặc thực tế, nhưng chỉ song song với bề mặt.
Đo thời gian chuyển động
Để đo lực ma sát, thiết lập một thí nghiệm trong đó một khối, được kéo bởi một chuỗi chạy qua ròng rọc và được gắn vào một khối treo, trượt trên đường ray. Bắt đầu khối càng xa ròng rọc càng tốt, giải phóng khối và ghi lại thời gian, t, cần thiết để di chuyển một khoảng cách, L, dọc theo đường đua. Khi khối lượng treo nhỏ, bạn có thể cần phải đẩy nhẹ khối để di chuyển. Lặp lại phép đo này với các khối lượng treo khác nhau.
Tính lực ma sát
Tính lực ma sát. Để bắt đầu, đầu tiên hãy tính Fnet, lực ròng trên khối. Phương trình là Fnet = 2ML t2, trong đó M là khối lượng của khối tính bằng gam.
Lực tác dụng lên khối, Fapplied, là lực kéo từ chuỗi gây ra bởi trọng lượng của khối treo, m. Tính lực tác dụng, Fapplied = mg, trong đó g = 9,81 mét mỗi giây bình phương, hằng số gia tốc trọng trường.
Tính N, lực bình thường là trọng lượng của khối. N = Mg.
Bây giờ, tính toán lực ma sát, f, chênh lệch giữa lực tác dụng và lực ròng. Phương trình là f = Fapplied - Fnet.
Vẽ đồ thị lực ma sát
Vẽ đồ thị lực ma sát, f, trên trục y so với lực bình thường, N, trên trục x. Độ dốc sẽ cho bạn hệ số ma sát động học.
Ghi dữ liệu đường dốc
Đặt đối tượng trên đường đua ở một đầu và từ từ nhấc đầu đó lên để tạo đường dốc. Ghi lại góc,, tại đó khối vừa bắt đầu trượt. Ở góc độ này, lực hấp dẫn hiệu quả tác dụng xuống đường dốc chỉ lớn hơn lực ma sát ngăn khối bắt đầu trượt. Kết hợp vật lý ma sát với hình học của mặt phẳng nghiêng cho một công thức đơn giản cho hệ số ma sát tĩnh: μ = tan (), trong đó μ là hệ số ma sát và θ là góc.