资料来源:尼古拉斯 · 蒂蒙斯Asantha 库雷博士,物理系 & 天文,物理科学学院,加利福尼亚大学,加利福尼亚州欧文市
本试验主要目的是检查摩擦 (即,静态和动态) 两种类型的物理本质。该过程将包括测量摩擦系数为对象横向滑跌斜面。
摩擦尚不完全清楚,但它通过实验确定为对象的正常力成正比。如果显微镜放大后有接触的两个表面上的它揭示出它们的表面是非常粗糙规模较小。这可防止表面很容易滑过去的另一个。结合材料中原子间的静电力的粗糙表面的影响也许可以解释在摩擦力的作用。
有两种类型的摩擦。静摩擦力是当前对象不移动和一些部队是必需在运动中得到该对象时。动力学摩擦是存在的当一个对象已移动,但慢下来的滑动面之间的摩擦。
图 1。
图 1显示了四种力量作用于一个对象,坐在一个水平面上。对应于某些应用的水平力。
是在对象上,由正常力匹配同样但方向相反,重力的
。法向力是作用于反对重力对象表面的结果。法向力解释了为什么一本书不只是属于通过它休息后的表。最后,反对所施加的力是摩擦力,
。摩擦力与法向力成正比:
(方程 1)
在是摩擦系数。
磨擦系数必须实验测量,是取决于接触这两种材料的属性。有两种类型的磨擦系数: 动力学摩擦, ,当对象已经在运动与静摩擦,
,当物体静止不动,需要一定量的力去移动。对于对象滑动沿着一条小路,法向力等于重量
的对象。因此,摩擦力取决于只有系数和物体的质量。
如果对象是一个倾斜的平面,然后正常力是垂直于斜面,不是平等和相反的重量
如图 2所示。
图 2。
在这种情况下,只有一个组件的是等效与法向力,根据角 θ:
.(公式 2)
休止角的定义为点,在对象上的重力克服静摩擦力和对象开始沿斜面滑。角度很好的近似是休息的:
.(方程 3)
在这个实验中,两个金属锅将用于表示不同摩擦系数的材料。A 座会有砂纸的底部,这将导致更高的摩擦系数,而 B 座将有光滑的金属底。
1.测量摩擦系数。
2.对摩擦力的重量的影响。
3.表面积摩擦力的影响。
4.休止角。
表 1。磨擦系数。
块 | ![]() |
![]() |
A | 0.68 | 0.60 |
B | 0.52 | 0.47 |
表 2。对摩擦力重量和面积的影响。
测量 | ![]() (N) |
被放大或缩小的因素 |
在 A B 座 | 16 | 与![]() |
在 B 座 | 14 | 与![]() |
国土面积很小 | 5 | 与![]() |
表 3。休止角。
块 | 休止角![]() (°) |
![]() |
A | 30 | 0.58 |
B | 24 | 0.45 |
从试验中得出的结果匹配方程 1和2所作的预测。在步骤 1 中,静摩擦较多的动力学摩擦。这始终是案例,更多的力量正如需克服摩擦,当对象已经不在运动。在步骤 2 中,肯定了摩擦力是两个块的重量和动摩擦接触表块的系数成正比。步骤 3 的结果证实了表面的面积并不影响摩擦力。在步骤 4 中,可以通过方程 3近似休止角。与实验室相关的错误来自同时保持为滑动块以恒定的速度阅读力规模的难度。通过采取几种测量和计算平均数,可以减少这种影响。
摩擦在我们日常的生活中无处不在。事实上,它将不可能没有它走。如果有人试图在无摩擦的表面上行走,他无处可去。只有他的脚的底部与地面之间的摩擦是他肌肉推撞击地面,驱使他前进。
在行业几乎每个方面,工程技术人员正以减少摩擦。当两个表面接触时,总有摩擦。这可以采取热,如当有人迅速揉她的手在一起时感到热的形式。在工业应用中,这个热量会损坏机器。摩擦力也反对运动的物体,可以慢做机械操作。因此,像润滑剂物质用来减少两个表面之间的摩擦系数。
表 4。示例的摩擦系数。
材料 | ![]() |
在木头上的木头 | 0.2 |
上钢黄铜 | 0.44 |
橡胶混凝土 | 0.8 |
润滑的球轴承 | < 0.01 |
在这个实验中,为两个不同的滑动块,测定的静态和动态摩擦系数。质量力摩擦的影响,随着表面面积的影响。最后,测量了休止角的一块斜面上。
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