Hõõrdeteguri leidmine: eksperimentaalsed meetodid

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-02 17:45

Hõõrdumine on füüsiline protsess, ilma milleta ei saaks meie maailma liikumine eksisteerida. Füüsikas on hõõrdejõu absoluutväärtuse arvutamiseks vaja teada vaadeldavate hõõrdepindade jaoks spetsiaalset koefitsienti. Kuidas leida hõõrdetegurit? See artikkel annab sellele küsimusele vastuse.

Hõõrdumine füüsikas

Enne kui vastata küsimusele, kuidas leida hõõrdetegur, tuleb mõelda, mis on hõõrdumine ja milline jõud seda iseloomustab.

Füüsikas on seda tahkete objektide vahel toimuvat protsessi kolme tüüpi. See on puhkamise, libisemise ja veeremise hõõrdumine. Hõõrdumine tekib alati siis, kui väline jõud üritab objekti liigutada. Libmishõõrdumine, nagu nimigi ütleb, tekib siis, kui üks pind libiseb üle teise. Lõpuks tekib veerehõõrdumine siis, kui ümmargune objekt (ratas, kuul) veereb mingil pinnal.

Kõigi tüüpide ühisosa on asjaolu, et nad takistavad kedagiliikumine ja nende jõudude rakenduspunkt on kahe objekti pindade kokkupuutepiirkonnas. Samuti muudavad kõik need tüübid mehaanilise energia soojuseks.

Libisevad jõud ja staatiline hõõrdumine on põhjustatud hõõrduvate pindade mikroskoopilisest karedusest. Lisaks on need tüübid tingitud dipool-dipool- ja muud tüüpi vastasmõjudest aatomite ja molekulide vahel, mis moodustavad hõõrduvaid kehasid.

Veerehõõrdumise põhjus on seotud elastse deformatsiooni hüstereesiga, mis ilmneb veereva objekti ja pinna kokkupuutepunktis.

Hõõrdejõud ja hõõrdetegur

Kõiki kolme tüüpi hõõrdejõude kirjeldatakse sama kujuga avaldistega. Siin on ta:

F_t=µ_tN.

Siin on N jõud, mis toimib keha pinnaga risti. Seda nimetatakse tugireaktsiooniks. Väärtust µ_{t- nimetatakse vastavat tüüpi hõõrdeteguriks.}

Libisemis- ja puhkehõõrdetegurid on mõõtmeteta suurused. Seda saab mõista, vaadates hõõrdejõu ja hõõrdeteguri võrdsust. Võrrandi vasak pool on väljendatud njuutonites, parem pool samuti njuutonites, kuna N on jõud.

Mis puudutab veerehõõrdumist, siis selle koefitsient on samuti mõõtmeteta väärtus, kuid see on defineeritud kui elastse deformatsiooni lineaarse karakteristiku ja veereva objekti raadiuse suhe.

Tuleb öelda, et libisemis- ja puhkehõõrdetegurite tüüpilised väärtused on ühiku kümnendikud. Hõõrdumise jaoksveeremisel vastab see koefitsient ühiku sajandikutele ja tuhandikutele.

Kuidas leida hõõrdetegurit?

Koefitsient µ_{tsõltub mitmest tegurist, mida on matemaatiliselt raske arvesse võtta. Loetleme mõned neist:}

• hõõrdepindade materjal;
• pinnakvaliteet;
• mustuse, vee ja muu sellise olemasolu;
• pinnatemperatuurid.

Seetõttu pole µ_t valemit ja seda tuleb katseliselt mõõta. Hõõrdeteguri leidmise mõistmiseks tuleks see väljendada valemiga F_{t. Meil on:}

µ_t =F_t/N.

Selgub, et µ_{t teadmiseks on vaja leida hõõrdejõud ja tugireaktsioon.}

Vastatav katse tehakse järgmiselt:

1. Võtke näiteks puidust kere ja tasapind.
2. Kinnitage dünamomeeter korpuse külge ja liigutage seda ühtlaselt üle pinna.

Samal ajal näitab dünamomeeter mingit jõudu, mis on võrdne F_{t. Maapinna reaktsioon võrdub keha raskusega horisontaalsel pinnal.}

Kirjeldatud meetod võimaldab mõista, mis on staatilise ja libiseva hõõrdetegur. Samamoodi saate katseliselt määrata µ_trullimine.

Teine eksperimentaalne meetod µ_{t määramiseks on toodud järgmises lõigus ülesande kujul.}

Probleem µt arvutamisel

Puittala on klaaspinnal. Pinna sujuv alt kallutades leidsime, et tala libisemine algab 15o kaldenurga all. Mis on puit-klaaspaari staatilise hõõrdetegur?

Kui tala oli kaldtasandil nurga all 15o, oli selle ülejäänud hõõrdejõul maksimaalne väärtus. See on võrdne:

F_t=mgsin(α).

Jõud N määratakse järgmise valemiga:

N=mgcos(α).

Rakendades valemi µ_{t, saame:}

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

Asendades nurga α, saame vastuse: µ_{t=0, 27.}