Cara mencari pekali geseran: kaedah eksperimen

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 17:53

Geseran ialah proses fizikal yang tanpanya pergerakan di dunia kita tidak mungkin wujud. Dalam fizik, untuk mengira nilai mutlak daya geseran, adalah perlu untuk mengetahui pekali khas untuk permukaan gosokan yang sedang dipertimbangkan. Bagaimana untuk mencari pekali geseran? Artikel ini akan menjawab soalan ini.

Geseran dalam fizik

Sebelum menjawab soalan tentang cara mencari pekali geseran, adalah perlu untuk mempertimbangkan apa itu geseran dan apakah daya yang dicirikan olehnya.

Dalam fizik, terdapat tiga jenis proses ini yang berlaku antara objek pepejal. Ini adalah geseran rehat, gelongsor dan bergolek. Geseran sentiasa berlaku apabila daya luar cuba menggerakkan objek. Geseran gelongsor, seperti namanya, berlaku apabila satu permukaan meluncur di atas permukaan yang lain. Akhir sekali, geseran bergolek berlaku apabila objek bulat (roda, bola) bergolek pada sesuatu permukaan.

Persamaan semua jenis ialah hakikat bahawa ia menghalang sesiapa sahajapergerakan dan titik penggunaan daya mereka berada di kawasan hubungan antara permukaan dua objek. Selain itu, semua jenis ini menukar tenaga mekanikal kepada haba.

Daya gelongsor dan geseran statik disebabkan oleh kekasaran mikroskopik pada permukaan yang bergesel. Selain itu, jenis ini disebabkan oleh dipol-dipol dan jenis interaksi lain antara atom dan molekul yang membentuk jasad gosok.

Punca geseran bergolek adalah berkaitan dengan histerisis ubah bentuk elastik yang muncul pada titik sentuhan antara objek bergolek dan permukaan.

Daya geseran dan pekali geseran

Ketiga-tiga jenis daya geseran pepejal diterangkan oleh ungkapan yang mempunyai bentuk yang sama. Ini dia:

F_t=µ_tN.

Di sini N ialah daya yang bertindak serenjang dengan permukaan pada badan. Ia dipanggil reaksi sokongan. Nilai µ_{t- dipanggil pekali bagi jenis geseran yang sepadan.}

Pekali untuk gelongsor dan geseran rehat ialah kuantiti tanpa dimensi. Ini boleh difahami dengan melihat kesamaan daya geseran dan pekali geseran. Bahagian kiri persamaan dinyatakan dalam newton, bahagian kanan juga dinyatakan dalam newton, kerana N ialah daya.

Bagi geseran bergolek, pekali untuknya juga akan menjadi nilai tanpa dimensi, walau bagaimanapun, ia ditakrifkan sebagai nisbah ciri linear ubah bentuk anjal kepada jejari objek bergolek.

Perlu dikatakan bahawa nilai tipikal pekali gelongsor dan geseran rehat ialah persepuluh unit. Untuk geseranbergolek, pekali ini sepadan dengan perseratus dan perseribu unit.

Bagaimana untuk mencari pekali geseran?

Pekali µ_{tbergantung pada beberapa faktor yang sukar untuk diambil kira secara matematik. Kami menyenaraikan beberapa daripadanya:}

• bahan permukaan gosok;
• kualiti permukaan;
• kehadiran kotoran, air dan sebagainya;
• suhu permukaan.

Oleh itu, tiada formula untuk µ_t dan ia perlu diukur secara eksperimen. Untuk memahami cara mencari pekali geseran, ia harus dinyatakan daripada formula untuk F_{t. Kami ada:}

µ_t =F_t/N.

Ternyata untuk mengetahui µ_{t ia perlu mencari daya geseran dan tindak balas sokongan.}

Percubaan yang sepadan dilakukan seperti berikut:

1. Ambil badan dan satah, sebagai contoh, diperbuat daripada kayu.
2. Lekatkan dinamometer pada badan dan gerakkannya secara rata di atas permukaan.

Pada masa yang sama, dinamometer menunjukkan sedikit daya, yang sama dengan F_{t. Tindak balas tanah adalah sama dengan berat badan pada permukaan mendatar.}

Kaedah yang diterangkan membolehkan anda memahami apakah pekali geseran statik dan gelongsor. Begitu juga, anda boleh menentukan secara eksperimen µ_trolling.

Kaedah eksperimen lain untuk menentukan µ_{t diberikan dalam bentuk masalah dalam perenggan seterusnya.}

Masalah untuk mengira µt

Rasuk kayu berada di permukaan kaca. Dengan mencondongkan permukaan dengan lancar, kami mendapati gelongsor rasuk bermula pada sudut kecondongan 15o. Apakah pekali geseran statik untuk pasangan kaca kayu?

Apabila rasuk berada pada satah condong pada 15o, maka daya geseran yang lain untuknya mempunyai nilai maksimum. Ia sama dengan:

F_t=mgsin(α).

Daya N ditentukan oleh formula:

N=mgcos(α).

Menggunakan formula untuk µ_{t, kita mendapat:}

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

Menggantikan sudut α, kita sampai pada jawapan: µ_{t=0, 27.}