Si të gjeni koeficientin e fërkimit: metoda eksperimentale

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-02 17:56

Fërkimi është procesi fizik pa të cilin vetë lëvizja në botën tonë nuk mund të ekzistonte. Në fizikë, për të llogaritur vlerën absolute të forcës së fërkimit, është e nevojshme të dihet një koeficient i veçantë për sipërfaqet e fërkimit në shqyrtim. Si të gjeni koeficientin e fërkimit? Ky artikull do t'i përgjigjet kësaj pyetjeje.

Fërkimi në fizikë

Para se t'i përgjigjemi pyetjes se si të gjendet koeficienti i fërkimit, është e nevojshme të merret parasysh se çfarë është fërkimi dhe nga çfarë force karakterizohet.

Në fizikë, ekzistojnë tre lloje të këtij procesi që ndodh midis objekteve të ngurta. Ky është fërkimi i pushimit, rrëshqitjes dhe rrotullimit. Fërkimi ndodh gjithmonë kur një forcë e jashtme përpiqet të lëvizë një objekt. Fërkimi rrëshqitës, siç sugjeron emri, ndodh kur një sipërfaqe rrëshqet mbi një tjetër. Së fundi, fërkimi rrotullues ndodh kur një objekt i rrumbullakët (rrotë, top) rrotullohet në një sipërfaqe.

Ajo që të gjitha llojet kanë të përbashkët është fakti se ato parandalojnë këdolëvizja dhe pika e aplikimit të forcave të tyre është në zonën e kontaktit ndërmjet sipërfaqeve të dy objekteve. Gjithashtu, të gjitha këto lloje e shndërrojnë energjinë mekanike në nxehtësi.

Forcat e rrëshqitjes dhe fërkimit statik shkaktohen nga vrazhdësia mikroskopike në sipërfaqet që fërkohen. Përveç kësaj, këto lloje janë për shkak të dipolit-dipolit dhe llojeve të tjera të ndërveprimeve ndërmjet atomeve dhe molekulave që formojnë trupa fërkues.

Shkaku i fërkimit të rrotullimit lidhet me histerezën e deformimit elastik që shfaqet në pikën e kontaktit ndërmjet objektit që rrotullohet dhe sipërfaqes.

Forca e fërkimit dhe koeficienti i fërkimit

Të tre llojet e forcave të fërkimit të ngurtë përshkruhen me shprehje që kanë të njëjtën formë. Këtu është ajo:

F_t=µ_tN.

Këtu N është forca që vepron pingul me sipërfaqen e trupit. Quhet reagimi i mbështetjes. Vlera µ_{t- quhet koeficienti i llojit përkatës të fërkimit.}

Koeficientët për fërkimin e rrëshqitjes dhe qëndrimit janë sasi pa dimension. Kjo mund të kuptohet duke parë barazinë e forcës së fërkimit dhe koeficientit të fërkimit. Ana e majtë e ekuacionit shprehet në njuton, ana e djathtë gjithashtu shprehet në njuton, pasi N është një forcë.

Për sa i përket fërkimit të rrotullimit, koeficienti për të do të jetë gjithashtu një vlerë pa dimension, megjithatë, ai përcaktohet si raporti i karakteristikës lineare të deformimit elastik me rrezen e objektit rrotullues.

Duhet thënë se vlerat tipike të koeficientëve të fërkimit të rrëshqitjes dhe qëndrimit janë të dhjetat e njësisë. Për fërkimenë rrotullim, ky koeficient korrespondon me të qindtat dhe të mijëtat e njësisë.

Si të gjejmë koeficientin e fërkimit?

Koeficienti µ_{tvaret nga një sërë faktorësh që është e vështirë të merren parasysh matematikisht. Ne rendisim disa prej tyre:}

• material i sipërfaqeve të fërkimit;
• cilësia e sipërfaqes;
• prania e papastërtisë, ujit dhe kështu me radhë;
• temperaturat sipërfaqësore.

Prandaj, nuk ka formulë për μ_t, dhe ajo duhet të matet eksperimentalisht. Për të kuptuar se si të gjeni koeficientin e fërkimit, ai duhet të shprehet nga formula për F_{t. Ne kemi:}

µ_t =F_t/N.

Rezulton se për të ditur μ_{t është e nevojshme të gjesh forcën e fërkimit dhe reagimin mbështetës.}

Eksperimenti përkatës kryhet si më poshtë:

1. Merrni një trup dhe një avion, për shembull, prej druri.
2. Mbajeni dinamometrin në trup dhe zhvendoseni në mënyrë të barabartë mbi sipërfaqe.

Në të njëjtën kohë, dinamometri tregon njëfarë force, e cila është e barabartë me F_{t. Reaksioni i tokës është i barabartë me peshën e trupit në një sipërfaqe horizontale.}

Metoda e përshkruar ju lejon të kuptoni se cili është koeficienti i fërkimit statik dhe rrëshqitës. Në mënyrë të ngjashme, ju mund të përcaktoni në mënyrë eksperimentale μ_trolling.

Një metodë tjetër eksperimentale për përcaktimin μ_{t është dhënë në formën e një problemi në paragrafin tjetër.}

Problem për të llogaritur µt

Treu prej druri është në sipërfaqen e xhamit. Duke e anuar pa probleme sipërfaqen, zbuluam se rrëshqitja e rrezes fillon me një kënd të pjerrësisë prej 15o. Cili është koeficienti i fërkimit statik për një palë dru-xham?

Kur rrezja ishte në një plan të pjerrët në 15o, atëherë forca e mbetur e fërkimit për të kishte një vlerë maksimale. Është e barabartë me:

F_t=mgsin(α).

Forca N përcaktohet nga formula:

N=mgcos(α).

Duke zbatuar formulën për μ_{t, marrim:}

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

Duke zëvendësuar këndin α, arrijmë në përgjigjen: μ_{t=0, 27.}