Sisältö
Kitka on liikettä vastustava voima. Fyysikot erottavat staattisen kitkan, joka pitää kehon levossa, ja kineettisen kitkan, joka hidastaa sen liikettä heti, kun se alkaa liikkua. Staattisen kitkan aiheuttama voima (Fs) on verrannollinen kehon kohdistamaan kohtisuoraan voimaan pintaa vasten, jota pitkin se liikkuu, jota kutsutaan normaaliksi voimaksi (FN). Suhteellisuuskerrointa kutsutaan staattisen murtokerroimeksi, jota yleensä merkitään kreikkalaisella mu-kirjaimella alaindeksillä s (µs). Matemaattinen suhde on:
Fs = µs × FN
Tämä kerroin riippuu niiden kahden pinnan ominaisuuksista, jotka ovat kosketuksissa toisiinsa. Se on taulukoitu useille eri materiaaleille. Jos et löydä µs käyttämillesi materiaaleille voit määrittää sen yksinkertaisella kokeilulla.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Jotta saadaan kahden materiaalin välinen staattisen kitkan vähimmäiskerroin, rakenna yhdestä materiaalista kaltevuustaso ja aseta siihen toisesta materiaalista valmistettu runko. Suurenna kaltevuuskulmaa, kunnes vartalo alkaa liukastua. Kulman tangentti on kitkakerroin.
Käytä kaltevaa tasoa
Yksinkertainen tapa määrittää µs on sijoittaa kyseinen esine kaltevalle tasolle, joka on valmistettu samasta materiaalista kuin tutkittava pinta. Lisää asteittain kaltevuuskulmaa, kunnes esine alkaa liukua. Kirjaa se kulma. Voit heti löytää µs koska se on yhtä suuri kuin kulman tangentti. Tässäpä miksi:
Kun nostat kaltevuutta, painovoima vaikuttaa massakappaleeseen m siinä on vaaka- ja pystysuora komponentti. Sovellettaessa Newtonin lakia jokaiselle näistä juuri ennen vartalon alkamista liikkua, löydät vaakakomponentin (joka toimii x-suunta) olla Fx = äitix. Sama pätee y suunta: Fy = äitiy.
Kiihtyvyys x-suunta, äitix, on yhtä suuri kuin painovoima, joka on massa kertaa painovoimasta johtuva kiihtyvyys (g) kertaa kulman sini (ø), joka on muodostettu kallistuksen tukipisteeseen. Koska vartalo ei liiku, tämä on yhtä suuri kuin staattisen kitkan vastakkainen voima, ja voit kirjoittaa:
(1) mg × synti (ø) = Fs
y-voiman suuntakomponentti, äitiy, on yhtä suuri kuin kosinin kosekulmankertainen massa ja kertaa painovoimasta johtuva kiihtyvyys, ja tämän on oltava yhtä suuri kuin normaali voima, koska vartalo ei liiku,
(2) FN = mg × cos (ø)
Muista se Fs = µsFN. Korvike Fs yhtälössä (1):
mg × synti (ø) = µsFN
ja käytä yhtälö yhtälöön (2) korvaamaan FN:
mg × synti (ø) = µs × mg × cos (ø)
Termi "mg"peruuttaa molemmilta puolilta:
µs = synti (ø) / cos (ø) = rusketus (ø)