Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Meet de bewegingstijd
- Bereken wrijvingskracht
- Breng de wrijvingskracht in kaart
- Hellingsgegevens opnemen
Wrijving treedt op twee manieren op: kinetisch en statisch. Kinetische wrijving werkt op een object dat op een oppervlak glijdt, terwijl statische wrijving optreedt wanneer wrijving verhindert dat het object beweegt. Een eenvoudig maar effectief wrijvingsmodel is dat de wrijvingskracht f gelijk is aan het product van de normale kracht, N, en een getal dat de wrijvingscoëfficiënt μ wordt genoemd. De coëfficiënt is verschillend voor elk paar materialen die contact met elkaar maken, inclusief een materiaal dat op zichzelf inwerkt. De normale kracht is de kracht loodrecht op de interface tussen twee glijdende oppervlakken - met andere woorden, hoe hard ze tegen elkaar duwen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De formule om de wrijvingscoëfficiënt te berekenen is μ = f ÷ N. De wrijvingskracht, f, werkt altijd in de tegenovergestelde richting van de beoogde of werkelijke beweging, maar alleen parallel aan het oppervlak.
Meet de bewegingstijd
Om de wrijvingskracht te meten, start je een experiment waarbij een blok, getrokken door een touwtje dat over een katrol loopt en is bevestigd aan een hangende massa, over een spoor glijdt. Begin het blok zo ver mogelijk van de poelie, laat het blok los en noteer de tijd, t, het duurt om een afstand, L, langs het spoor te verplaatsen. Wanneer de hangende massa klein is, moet u mogelijk het blok een heel klein duwtje geven om het in beweging te krijgen. Herhaal deze meting met verschillende hangende massa's.
Bereken wrijvingskracht
Bereken de wrijvingskracht. Bereken eerst Fnet, de netto kracht op het blok. De vergelijking is Fnet = 2ML ÷ t2, waarbij M de massa van het blok in gram is.
De uitgeoefende kracht op het blok, Fapplied, is de trekkracht van het touw veroorzaakt door het gewicht van de hangende massa, m. Bereken de uitgeoefende kracht, Fapplied = mg, waarbij g = 9,81 meter per seconde in het kwadraat, de zwaartekrachtversnellingsconstante.
Bereken N, de normale kracht is het gewicht van het blok. N = Mg.
Bereken nu de wrijvingskracht, f, het verschil tussen de uitgeoefende kracht en de netto kracht. De vergelijking is f = Fapplied - Fnet.
Breng de wrijvingskracht in kaart
Zet de wrijvingskracht, f, op de y-as af tegen de normaalkracht, N, op de x-as. De helling geeft u de kinetische wrijvingscoëfficiënt.
Hellingsgegevens opnemen
Plaats het object aan de ene kant op het spoor en til dat uiteinde langzaam op om een helling te maken. Noteer de hoek, θ, waarop het blok net begint te glijden. Onder deze hoek is de effectieve zwaartekracht die op de helling werkt net nauwelijks groter dan de wrijvingskracht die voorkomt dat het blok begint te glijden. Het opnemen van de fysica van wrijving met de geometrie van het hellende vlak geeft een eenvoudige formule voor de statische wrijvingscoëfficiënt: μ = tan (θ), waarbij μ de wrijvingscoëfficiënt is en θ de hoek is.