Cum să găsiți coeficientul de frecare dacă accelerația este cunoscută. Cum se determină coeficientul de frecare de alunecare? Unități de forță de frecare
Definiție
Forța de frecare numită forța care apare în timpul mișcării relative (sau încercării de a se mișca) corpurilor și este rezultatul rezistenței la mișcare. mediu inconjurator sau alte organisme.
Forțele de frecare apar atunci când ating corpurile (sau părți ale acestora) se mișcă unul față de celălalt. În acest caz, frecarea care apare în timpul mișcării relative a corpurilor în contact se numește externă. Frecarea care apare între părțile unui corp solid (gaz, lichid) se numește internă.
Forța de frecare este un vector care are o direcție de-a lungul tangentei la suprafețele (straturile) de frecare. Mai mult, această forță este îndreptată spre contracararea deplasării relative a acestor suprafețe (straturi). Deci, dacă două straturi de lichid se mișcă unul peste celălalt, în timp ce se deplasează cu viteze diferite, atunci forța care se aplică stratului care se mișcă cu o viteză mai mare are o direcție în direcția opusă mișcării. Forța care acționează asupra stratului, care se mișcă cu o viteză mai mică, este direcționată de-a lungul mișcării.
Tipuri de frecare
Frecarea care are loc între suprafețele solidelor se numește uscată. Apare nu numai atunci când suprafețele alunecă, ci și atunci când se încearcă deplasarea suprafețelor. În acest caz, apare o forță de frecare statică. Frecarea externă care apare între corpurile în mișcare se numește cinematică.
Legile frecării uscate indică faptul că forța maximă de frecare statică și forța de frecare de alunecare nu depind de aria suprafețelor de contact ale corpurilor de contact supuse frecării. Aceste forțe sunt proporționale cu modulul forței normale de presiune (N), care presează suprafețele de frecare:
unde este coeficientul adimensional de frecare (repaus sau alunecare). Acest coeficient depinde de natura și starea suprafețelor corpurilor de frecare, de exemplu, de prezența rugozității. Dacă frecarea apare ca urmare a alunecării, atunci coeficientul de frecare este o funcție de viteză. Destul de des, în loc de coeficientul de frecare, se folosește unghiul de frecare, care este egal cu:
Unghiul este egal cu unghiul minim de înclinare al planului față de orizont, la care un corp situat pe acest plan începe să alunece sub influența gravitației.
Legea frecării este considerată mai precisă, care ia în considerare forțele de atracție dintre moleculele corpurilor care sunt supuse frecării:
unde S - suprafata totala contactul corpurilor, p 0 - presiunea suplimentară, care este cauzată de forțele de atracție moleculară, este adevăratul coeficient de frecare.
Frecare între corp solid iar lichidul (sau gazul) se numește vâscos (lichid). Forța de frecare vâscoasă devine zero dacă viteza mișcării relative a corpurilor dispare.
Când un corp se mișcă într-un lichid sau gaz, apar forțe de rezistență ale mediului, care pot deveni semnificativ mai mari decât forțele de frecare. Mărimea forței de frecare de alunecare depinde de forma, dimensiunea și starea suprafeței corpului, viteza corpului față de mediu și vâscozitatea mediului. La viteze nu foarte mari, forța de frecare se calculează folosind formula:
unde semnul minus înseamnă că forța de frecare este îndreptată spre direcție opusă vector viteză. Odată cu creșterea vitezelor corpurilor într-un mediu vâscos, legea liniară (4) devine pătratică:
Coeficienții și depind semnificativ de forma, dimensiunea, starea suprafețelor corpurilor, vâscozitatea mediului.
În plus, se distinge frecarea de rulare.La o primă aproximare, frecarea de rulare se calculează folosind formula:
unde k este coeficientul de frecare la rulare, care are dimensiunea lungimii si depinde de materialul corpurilor supuse contactului si de calitatile suprafetelor etc. N este forța presiunii normale, r este raza corpului de rulare.
Unități de forță de frecare
Unitatea de bază SI de măsurare a forței de frecare (ca orice altă forță) este: [P] = H
În SGS: [P] = dyn.
Exemple de rezolvare a problemelor
Exemplu
Exercițiu. Un corp mic se află pe discul orizontal. Discul se rotește în jurul unei axe care trece prin centrul său, perpendicular pe planul cu viteza unghiulară. La ce distanță de centrul discului poate fi un corp în echilibru dacă este coeficientul de frecare dintre disc și corp?
Soluţie. Să descriem în Fig. 1 forțele care vor acționa asupra unui corp așezat pe un disc în rotație.
În conformitate cu a doua lege a lui Newton, avem:
În proiecția pe axa Y din ecuația (1.1), obținem:
În proiecția pe axa X, avem:
unde accelerația mișcării unui corp mic este egală ca mărime cu componenta normală a accelerației totale. Să găsim forțele de odihnă ca:
luăm în considerare expresia (1.2), atunci avem:
echivalăm părțile din dreapta ale expresiilor (1.3) și (1.5):
unde un corp mic (din moment ce este în repaus pe disc) se deplasează cu o viteză egală cu.
Frecarea este procesul fizic fără de care mișcarea în sine nu ar putea exista în lumea noastră. În fizică, pentru a calcula valoarea absolută a forței de frecare, este necesar să se cunoască un coeficient special pentru suprafețele de frecare considerate. Acest articol va răspunde la această întrebare.
Frecare în fizică
Înainte de a răspunde la întrebarea cum să găsiți coeficientul de frecare, este necesar să luați în considerare ce este frecarea și ce forță este caracterizată.
În fizică, există trei tipuri de acest proces care are loc între obiectele solide. Acestea sunt alunecare și rulare. Frecarea în repaus are loc ori de câte ori o forță externă încearcă să miște un obiect. Frecarea de alunecare, după cum sugerează și numele, are loc atunci când o suprafață alunecă peste alta. În cele din urmă, frecarea de rulare apare atunci când un obiect rotund (roată, minge) se rostogolește pe o suprafață.
Toate tipurile sunt unite prin faptul că împiedică orice mișcare, iar punctul de aplicare a forțelor lor se află în zona de contact a suprafețelor a două obiecte. De asemenea, toate aceste tipuri transformă energia mecanică în căldură.
Cauzele forțelor de alunecare și de frecare statică sunt rugozitatea microscopică pe suprafețele care se freacă. În plus, aceste tipuri se datorează interacțiunilor dipol-dipol și altor tipuri de interacțiuni între atomi și molecule care formează corpuri de frecare.
Cauza frecării la rulare este legată de histereza deformării elastice, care apare în punctul de contact dintre obiectul rulant și suprafață.
Forța de frecare și coeficientul de frecare
Toate cele trei tipuri de forțe de frecare solide sunt descrise prin expresii care au aceeași formă. Să-i dăm:
Aici N este forța care acționează perpendicular pe suprafața corpului. Aceasta se numește reacție de sprijin. Mărimea µt se numește coeficientul tipului corespunzător de frecare.
Coeficienții pentru alunecare și frecare statică sunt mărimi adimensionale. Acest lucru poate fi înțeles dacă ne uităm la egalitatea forței de frecare și a coeficientului de frecare. Partea stângă a egalității este exprimată în newtoni, partea dreaptă este exprimată și în newtoni, deoarece valoarea lui N este forță.
În ceea ce privește frecarea de rulare, coeficientul acesteia va fi, de asemenea, o mărime adimensională, dar este determinată ca raportul dintre caracteristica liniară a deformației elastice și raza obiectului de rulare.
Trebuie spus că zecimile de unitate sunt valori tipice ale coeficienților de frecare de alunecare și de repaus. Pentru acest coeficient corespunde sutimiilor și miimilor de unitate.
Cum se află coeficientul de frecare?
Coeficientul µt depinde de o serie de factori care sunt greu de luat în considerare matematic. Să enumerăm câteva dintre ele:
- materialul de frecare a suprafețelor;
- calitatea finisajului suprafeței;
- prezența murdăriei, a apei și așa mai departe;
- temperaturile de suprafață.
Prin urmare, nu există o formulă pentru µt și trebuie măsurată experimental. Pentru a înțelege cum să găsiți coeficientul de frecare, acesta ar trebui exprimat din formula pentru F t. Avem:
Rezultă că pentru a cunoaște µt este necesar să se găsească forța de frecare și reacția suportului.
Experimentul corespunzător se efectuează după cum urmează:
- Luați un corp și un avion, de exemplu, din lemn.
- Aclicează dinamometrul de corp și îl deplasează uniform pe suprafață.
În acest caz, dinamometrul arată o anumită forță, care este egală cu F t. egală cu greutatea corpului pe o suprafață orizontală.
Metoda descrisă vă permite să înțelegeți cu ce este egal coeficientul de frecare statică și alunecare. În mod similar, puteți determina experimental rularea µt.
O altă metodă experimentală pentru determinarea µt este prezentată sub forma unei probleme în secțiunea următoare.
Problema calculării µt
Blocul de lemn se află pe suprafața de sticlă. Înclinând ușor suprafața, s-a constatat că alunecarea barei începe la un unghi de înclinare de 15 o. Care este coeficientul de frecare statică pentru o pereche lemn-sticlă?
Când barul era aprins plan înclinat la 15 o, apoi în repaus forța de frecare pentru aceasta avea o valoare maximă. Este egal cu:
Forța N este determinată de formula:
Aplicând formula pentru µ t, obținem:
µ t = F t / N = m * g * sin (α) / (m * g * cos (α)) = tg (α).
Înlocuind unghiul α, ajungem la răspunsul: µ t = 0,27.
Forța de frecare este cantitatea cu care două suprafețe interacționează atunci când se mișcă. Depinde de caracteristicile corpurilor, de direcția de mișcare. Din cauza frecării, viteza corpului scade și în curând se oprește.
Forța de frecare este o valoare direcțională care nu depinde de aria suportului și a obiectului, deoarece la deplasarea și creșterea ariei, forța de reacție a suportului crește. Această valoare este implicată în calcularea forței de frecare. Ca rezultat, Ftr = N * m. Aici N este reacția suportului, iar m este un coeficient, care este o valoare constantă dacă nu este nevoie de calcule foarte precise. Folosind această formulă, puteți calcula forța de frecare de alunecare, care trebuie luată în considerare la rezolvarea problemelor legate de mișcare. Dacă corpul se rotește pe suprafață, atunci forța de rulare trebuie inclusă în formulă. Atunci frecarea poate fi găsită prin formula Ftrkach = f * N / r. Conform formulei, atunci când corpul se rotește, raza lui contează. Valoarea f este un coeficient care poate fi găsit știind din ce material sunt făcute corpul și suprafața. Acesta este coeficientul care se găsește în tabel.Există trei forțe de frecare:
- odihnă;
- alunecare;
- rulare.
știind proprietăți fizice corpurile și forțele însoțitoare care acționează asupra obiectului, puteți calcula cu ușurință forța de frecare.
Lucrări de laborator Nr. 3 „Măsurare coeficient frecare de alunecare"
Scopul lucrării: găsiți coeficientul de frecare al unei bare de lemn care alunecă de-a lungul unei rigle de lemn folosind formula F tr = μР. Folosind un dinamometru, determinați forța cu care este necesar să trageți o bară cu greutăți pe o suprafață orizontală, astfel încât să se miște moderat. Această forță este egală ca mărime cu forța de frecare F tr care acționează asupra barei. Folosind același dinamometru, puteți găsi greutatea unei bare cu o sarcină. Această greutate este egală în valoare absolută cu forța presiunii obișnuite N a barei pe suprafața pe care alunecă. După ce au determinat în acest fel valorile forței de frecare la sensuri diferite forțelor presiunii obișnuite, trebuie să construiți un grafic al dependenței lui F tr de P și găsi Rău coeficient de frecare(vezi lucrarea nr. 2).
Coeficientul de frecare - Fizica în experimente și experimente
Principalul dispozitiv de măsurare în această lucrare este dinamometrul. Dinamometrul are o eroare de Δ d = 0,05 N. De asemenea, este egal cu eroarea de măsurare dacă indicatorul coincide cu cursa scalei. Dacă indicatorul din procesul de măsurare nu coincide cu cursa scalei (sau fluctuează), atunci eroarea de măsurare a forței este egală cu ΔF = 0,1 N.
Instrumente de măsură: dinamometru.
Materiale: 1) bloc de lemn; 2) riglă de lemn; 3) un set de greutăți.
Ordinea lucrării.
1. Așezați blocul pe o riglă de lemn orizontală. Puneți o sarcină pe bloc.
2. După ce ați atașat un dinamometru la bară, trageți-l de-a lungul marginii drepte cât mai moderat posibil. Cu toate acestea, măsurați citirea dinamometrului.
3. Cântăriți blocul și greutatea.
4. Adăugați greutatea a 2-a, a 3-a la prima greutate, cântărind de fiecare dată bara și greutățile și măsurând forța de frecare.
Pe baza rezultatelor măsurătorilor, completați tabelul:
5. Pe baza rezultatelor măsurătorilor, construiți un grafic al dependenței forței de frecare de forța de presiune și, folosindu-l, determinați valoarea medie coeficient frecare μ sr (vezi lucrarea nr. 2).
6. Calculați cea mai mare eroare relativă în măsurarea coeficientului de frecare. Pentru că.
(vezi formula (1) a lucrării nr. 2).
Din formula (1) rezultă că coeficientul de frecare a fost măsurat cu o eroare mai mare în experimentul cu o sarcină (deoarece în acest caz numitorii sunt mai puțin importanți).
7. Găsiți eroarea absolută.
si scrieti raspunsul sub forma:
Este necesar să se găsească coeficientul de frecare de alunecare al unei bare de lemn care alunecă de-a lungul unei rigle de lemn.
Forța de frecare de alunecare.
unde N este reacția suportului; μ - co.
coeficient de frecare de alunecare, de unde μ = F tr / N;
Modulul forței de frecare este egal cu forța îndreptată paralel cu suprafața de alunecare, care este necesară pentru o mișcare uniformă a barei cu sarcina. Modulul reacției suportului este egal cu greutatea barei cu sarcina. Ambele forțe sunt măsurate cu un dinamometru școlar. La deplasarea barei de-a lungul riglei, este esențial să se realizeze o mișcare uniformă a acesteia, astfel încât citirile dinamometrului să rămână neschimbate și să poată fi găsite cu mai multă acuratețe.
Greutatea unei bare cu o sarcină P, N.
Să calculăm eroarea relativă:
Se poate observa că un mare eroare relativă va fi în experiență cu sarcina minimă, deoarece numitorul este mai mic.
Să calculăm eroarea absolută.
Coeficientul de frecare de alunecare obţinut în urma experimentelor se poate scrie astfel: μ = 0,35 ± 0,05.
Selectați-l cu mouse-ul și apăsați CTRL ENTER.
Mulțumim tuturor celor care ne ajută să îmbunătățim site-ul! =)
Rezumate
Cum să găsești puterea frecare de alunecare f formula de frecare. Formula forței de frecare. Ea există întotdeauna, pentru că nu există corpuri complet netede. Aflați forța de frecare. Cum se află coeficientul de frecare Coeficientul de frecare. Găsiți forța de frecare. Formula forței de frecare. Piese auto fără lubrifiere Înainte găsi forța de frecare, coeficient de frecare. Forța de frecare. Forțele de frecare, ca în aproape toate cazurile, forțe aproximative frecare de alunecare poate sa. COEFICIENTUL DE FRICȚIE - Ce este COEFICIENTUL DE FRACTIE? Dacă notăm greutatea obiectului ca N, iar coeficientul de FRICAȚIE este m, repausul determină rezistența. Coeficientul de frecare Acesta forta nevoie de a depăși grosimi diferite - cum. Lucrări de laborator Nr.3 „Măsurarea coeficientului de frecare. ГДЗ к Lucrări de laborator nr. 3 „Măsurarea coeficientului de frecare pe cât posibil forta frecare. Răspunsuri | laborator. Determinarea coeficientului frecare Ca și cum folosești o riglă, gravitația în direcții. Dacă nu există frecare - se pare că ținem cont coeficient de frecare Calculați forța normală f.
Coeficientul de frecare de alunecare trebuie măsurat în două moduri.
Prima metodă constă în măsurarea cu un dinamometru a forței cu care trebuie să trageți o bară cu greutăți pe o suprafață orizontală pentru ca aceasta să se miște uniform. Această forță este egală în valoare absolută cu forța de frecare care acționează asupra barei. Folosind același dinamometru, puteți afla greutatea barei în jurul greutăților P. Această greutate este egală cu forța presiunii normale a barei pe suprafața pe care alunecă. După ce ați determinat în acest fel, puteți găsi coeficientul de frecare. Este egal cu:
A doua metodă de măsurare a coeficientului de frecare face posibilă determinarea experimentală nu a forțelor, ci a lungimii segmentelor. Pentru a face acest lucru, utilizați echilibrul barei, care se află pe un plan înclinat.
Dacă bara este în echilibru pe planul înclinat, atunci forța de presiune normală a barei pe plan este egală cu componenta forței gravitaționale perpendiculară pe planul înclinat (Fig. 213). Iar forța de frecare în valoare absolută este egală cu componenta gravitațională paralelă cu planul înclinat.
Experiența constă în creșterea treptată a unghiului de înclinare al avionului, pentru a găsi un astfel de unghi la care bara să nu „prindă decît”. În acest caz, forța de frecare va fi egală cu forța maximă de frecare statică:
unde este forta de presiune a barei pe plan Deoarece in acest caz, i.e.
Este ușor să arăți asta
Aceasta rezultă din asemănarea triunghiurilor. Prin urmare, coeficientul de frecare este:
Din această formulă se poate observa că pentru a afla coeficientul de frecare este suficient să se măsoare înălțimea și baza planului înclinat, care determină panta planului la care bara începe să alunece.
Dispozitive și materiale: 1) riglă, 2) bandă de măsurat,
3) un dinamometru, 4) un bloc de lemn, 5) un set de greutăți, 6) un trepied cu cuplaje și un picior.
Comandă de lucru
1. Așezați blocul pe o riglă de lemn orizontală. Puneți sarcina pe bloc.
2. După ce ați atașat un dinamometru la bară, trageți-l cât mai uniform posibil de-a lungul riglei. Observați citirea dinamometrului în timp ce faceți acest lucru.
3. Cântăriți blocul și greutatea.
4. Folosind formula, găsiți coeficientul de frecare.
5. Repetați experimentul punând mai multe greutăți pe bloc.
6. Găsiți media valoare aritmetică coeficienții de frecare găsiți în diferite experimente.
7. Găsiți eroarea fiecăruia dintre experimente - diferența dintre și valorile obținute în diferite experimente.
8. Determinați media aritmetică a erorilor experimentale
9. Realizați un tabel cu rezultatele experimentelor:
10. Înregistrați rezultatul măsurării în formular
11. Punând rigla pe bara cu greutăți, schimbați încet panta acesteia, ridicând capătul, până când bara începe să alunece de-a lungul riglei.
