Reibung

Physics I

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Overview

Quelle: Nicholas Timmons, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

Das Ziel dieses Experiments ist die physikalische Natur der zwei Arten von Reibung (z. B. statische und kinetische) zu untersuchen. Das Verfahren beinhaltet die Reibungskoeffizienten für Objekte horizontal verschieben sowie auf einer schiefen Ebene zu messen.

Reibung ist nicht vollständig verstanden, aber es ist experimentell ermittelt, proportional zur Normalkraft auf ein Objekt ausgeübt werden. Wenn ein Mikroskop auf zwei Flächen, die in Kontakt sind vergrößert, würde es zeigen, dass ihre Oberfläche sehr rau in kleinem Maßstab sind. Dadurch wird verhindert, dass die Oberflächen leicht aneinander vorbei gleiten. Die Wirkung von rauen Oberflächen mit die elektrischen Kräfte zwischen den Atomen in den Materialien kombinieren kann die Reibungskraft entfallen.

Es gibt zwei Arten von Reibung. Haftreibung liegt vor, wenn ein Objekt sich nicht bewegt und etwas Kraft erforderlich ist, um das Objekt in Bewegung. Kinetische Reibung liegt vor, wenn ein Objekt bewegt sich schon, aber aufgrund der Reibung zwischen den Gleitflächen verlangsamt.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Grundlagen der Physik I. Reibung . JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Principles

Figure 1
Abbildung 1.

Abbildung 1 zeigt die vier Kräfte, die auf ein Objekt, das auf einer horizontalen Ebene sitzt. Equation 1 einige horizontale Krafteinwirkung entspricht. Equation 2 ist die Schwerkraft auf das Objekt, das gleichermaßen aber in die entgegengesetzte Richtung von der Normalkraft abgestimmt ist, Equation 3 . Die Normalkraft ist ein Ergebnis einer Oberfläche, die auf ein Objekt im Gegensatz zu Schwerkraft. Die Normalkraft erklärt, warum ein Buch nicht einfach fällt durch den Tisch ruht sich auf. Zu guter Letzt gegen die einwirkende Kraft ist die Reibungskraft, Equation 4 . Die Reibungskraft ist proportional zur Normalkraft:

Equation 5, (Gleichung 1)

wo Equation 11 ist der Reibungskoeffizient.

Der Reibungskoeffizient muss experimentell gemessen werden und ist eine Eigenschaft, die die beiden Materialien abhängt, die in Kontakt sind. Es gibt zwei Arten von Reibungskoeffizienten: kinetische Reibung, Equation 11 , wenn Objekte bereits in Bewegung und Haftreibung sind, Equation 10 , wenn Objekte in Ruhe und eine gewisse Kraft benötigen zu bewegen. Für ein Objekt gleiten entlang eines Pfades, die Normalkraft ist gleich dem Gewicht Equation 6 des Objekts. Daher hängt die Reibungskraft nur die Koeffizienten und die Masse eines Objekts.

Wenn das Objekt auf einer schiefen Ebene, dann die Normalkraft ist Equation 3 steht senkrecht auf der Steigung und ist nicht gleich und entgegengesetzt zu dem Gewicht Equation 6 wie in Abbildung 2ersichtlich.

Figure 2
Abbildung 2.

In diesem Fall nur eine Komponente des Equation 6 ist gleichbedeutend mit der Normalkraft abhängig von dem Winkel θ:

Equation 7. (Gleichung 2)

Der Winkel der Ruhe Equation 8 ist definiert als der Punkt an dem der Schwerkraft auf einem Objekt überwindet der statische Reibungskraft und das Objekt beginnt eine schiefe Ebene hinunter. Eine gute Näherung für den Winkel des Ausruhens ist:

Equation 9. (Gleichung 3)

In dieser Übungseinheit werden zwei Metall-Pfannen verwendet werden Materialien mit verschiedenen Reibungskoeffizienten vertreten. Block A haben eine Schleifpapier unten, die einen höheren Reibwert führen wird, während Block B eine glatte Metall Unterseite haben wird.

Procedure

1. Messen Sie den Reibungskoeffizienten.

  1. Jeder Block eine 1.000-g-Gewicht hinzu und Nutzung einer Skala zu messen die Massen der Blöcke A und B, einschließlich die added Mass.
  2. Schließen Sie die Kraft Skalierung A. ziehen Sie die Skala horizontal zu blockieren und beachten die Lesung, kurz bevor der Block beginnt zu rutschen. Kurz bevor es beginnt zu rutschen, ist der Höchstbetrag der Haftreibung Widerstand gegen die Bewegung. Die Kraft-Lesung zur Berechnung verwenden Equation 10 für Block A. Tun Sie dies fünf Mal und notieren Sie den Durchschnittswert.
  3. Wiederholen Sie Schritt 1.2 mit Block B.
  4. Block A über den Tisch mit einer konstanten Geschwindigkeit zu ziehen. Wenn die Geschwindigkeit konstant ist, sollte dann die Kraft auf die Waage zu lesen die Reibungskraft entsprechen. Berechnen Equation 11 für Block A. Tun Sie dies fünf Mal und notieren Sie den Durchschnittswert.
  5. Wiederholen Sie Schritt 1.4 mit Block B.

(2) Effekt von Gewicht auf die Kraft der Reibung.

  1. Platz Block A auf Block B und wiederholen Sie Schritt 1.4 fünf Mal, den durchschnittlichen Wert zu bestimmen. Berechnen des Faktors, mit dem die Reibungs erhöht/verringert Kraft.
  2. Platz Block B auf Block A und wiederholen Sie Schritt 1.4 fünfmal, Bestimmung des Durchschnittswerts. Berechnen des Faktors, mit dem die Reibungs erhöht/verringert Kraft.

3. Auswirkungen der Fläche auf Kraft der Reibung.

  1. Drehen Sie Block B auf der Seite, die nur den Rand der Pfanne enthält. Das Gewicht muss oben auf der Seite nach oben gelegt werden. Messen Sie die Kraft der Reibung zu und vergleichen Sie es mit der in Schritt 1.2 gemessene Wert. Berechnen des Faktors, mit dem die Reibungs erhöht/verringert Kraft.

4. Winkel von Ruhe.

  1. Block A auf der verstellbaren schiefen Ebene, ab einem Winkel von 0° zu platzieren. Heben Sie langsam den Winkel, bis der Block beginnt zu rutschen. Mit einem Winkelmesser, Messen Sie den Winkel des Ausruhens und mit Gleichung 3 berechnen der Koeffizient der statischen Friktion, kurz bevor der Block anfing zu rutschen. Tun Sie dies fünf Mal und notieren Sie den Durchschnittswert.
  2. Wiederholen Sie Schritt 4.2 mit Block B.

Die Auswirkungen der Reibung sind leicht im Alltag beobachtet und noch die physikalischen Mechanismen, die Reibung zu regieren können kompliziert sein.

Reibung ist eine Kraft, die gegen die Bewegung eines Objekts, wenn es in Kontakt mit einer Oberfläche. Auf mikroskopischer Ebene wird es durch die Rauheit der Oberfläche der Materialien in Kontakt und intermolekularen Wechselwirkungen verursacht. Aber man kann diese Kraft überwinden, durch Anwendung einer externen Kraft, die in der Größe entspricht.

Dieses Video soll zeigen, wie man Reibung in einer Testumgebung für Objekte horizontal verschieben sowie auf einer schiefen Ebene zu messen.

Vor dem Tauchen in das Protokoll, lassen Sie uns nochmals die Konzepte hinter der Reibungskraft. Zunächst müssen Sie wissen, dass es zwei Arten von Spannungen - kinetische Reibung und Haftreibung.

Um kinetische Reibung zu verstehen, stellen Sie in einem Gummischlauch über ein unendliches horizontale Feld Eis gleiten.

Obgleich Eis eine glatte Oberfläche betrachtet werden kann wenn wir auf mikroskopischer Ebene betrachten, gibt es komplexe Interaktionen zwischen den beiden Flächen, die Reibung verursachen. Diese Interaktionen hängen Oberflächenrauhigkeit und attraktive intermolekulare Kräfte.

Die Größe dieser kinetische Reibung Kraft ist gleich dem Produkt des Koeffizienten μK, die abhängig von der Material-Oberfläche-Kombination und die Normalkraft, kinetische Reibung oder Fnorm, die das Objekt und die Oberfläche zusammen drückt.

Fnorm handelt, um das Objekt zu unterstützen und steht senkrecht auf die Oberfläche. In diesem Fall, da das Rohr auf ebenem Boden ist, entspricht die Fnorm und gegenüber der Schwerkraft, die mg. Daher, wenn Sie die kombinierte Masse der Sie mit dem Rohr und der Koeffizient der kinetischen Friktion für Gummi- und Eis kennen, können wir leicht die Kraft der Reibung berechnen.

Kinetische Reibung kann Teil der Röhre kinetische Energie in Wärme umwandeln und verringert auch die Dynamik des Rohres letztlich bringt es zur Ruhe.

Nun, ist dies als statische Reibung - die andere Art der Reibung - ins Spiel kommt. Diese Reibungskraft gegen Bewegung eines statischen Objekts und konnte durch die Anwendung einer externen Kraft berechnet werden. Die angewandte Kraft, die schließlich bewegt sich das Objekt zeigt die statische Maximalkraft.

Die Formel für die statische Maximalkraft ist dasselbe wie ein für kinetische Reibung, aber der Koeffizient der statischen Friktion μS ist in der Regel größer als μK für die gleiche Kombination der Material-Oberfläche.

Eine weitere Möglichkeit, die statische Maximalkraft zu überwinden ist durch eine Erhöhung der Steigung der Oberfläche. Einige Winkel Winkel von Ruhe oder θR genannt, wird die Kraft, die den Hang hinunter ziehen die statische Reibungskraft gleich und das Rohr zu rutschen beginnt. Diese Zugkraft, die der Sinus des Winkels der Ruhe Zeiten der Schwerkraft ist, entspricht die statische Maximalkraft, die μS Mal Produkt m, g, und Kosinus des θR ist. Durch umstellen dieser Gleichung, berechnen wir den Koeffizienten der Haftreibung.

Nun, da wir gelernt, dass die Grundsätze der Reibung, mal sehen, wie diese Konzepte angewandt werden können, um die Kräfte und die Koeffizienten der kinetischen und statische Reibung experimentell zu berechnen. Dieses Experiment besteht aus einer Massenskala, einer Kraft-Skala, zwei Metall-Pfannen mit verschiedenen Reibungskoeffizienten als Block 1 und 2 bezeichnet, eine einstellbare Neigung, Flugzeug, zwei 1000 g Gewichte und einen Winkelmesser.

Jeder Block ein 1000 g Gewicht hinzu und benutzen Sie die Skala, um die Massen der geladene Blöcke zu messen.

Nach dem Anschluss des Kraft Maßstab 1 zu blockieren, ziehen Sie die Skala horizontal und beachten Sie die geltenden lesen, kurz bevor der Block beginnt zu rutschen. Zeichnen Sie diese maximale statische Reibungskraft auf und wiederholen Sie diese Messung fünfmal um mehrere Datensätze zu erhalten. Denselben Vorgang mit Block 2 und zeichnen Sie diese Werte.

Als nächstes mit der Kraft verbunden, um block 1, ziehen die Waage mit einer konstanten Geschwindigkeit und beachten die kinetische Reibung Kraft auf dem Messgerät. Wiederholen Sie diese Messung fünfmal um mehrere Datensätze zu erhalten. Wieder denselben Vorgang mit Block 2 und zeichnen Sie diese Werte.

Nun legen Sie 1 Block auf Block 2 und ziehen Sie die Waage mit einer konstanten Geschwindigkeit um die kinetische Reibungskraft zu bestimmen. Wiederholen Sie diese Messung fünfmal und berechnen Sie den Mittelwert. Führen Sie dann die gleiche Prozedur mit 2 Block auf Block 1.

Drehen Sie für den nächsten Versuch Block 1, so dass die kleinere Fläche die Tabelle steht und verbinden Sie es mit der Kraft-Skala. Nun messen Sie die statische Reibungskraft als vor indem man die Kraft zur Kenntnis, bevor der Block beginnt zu rutschen. Wiederholen Sie diese Messung fünfmal um mehrere Datensätze zu erhalten.

Legen Sie für das letzte Experiment Block 1 auf die verstellbaren schiefen Ebene mit dem Flugzeug zunächst in einem Winkel von Null Grad. Langsam heben Sie den Winkel der Ebene und verwenden Sie einen Winkelmesser, um den Winkel zu bestimmen, an dem der Block beginnt zu rutschen. Wiederholen Sie diese Messung fünfmal zu erhalten mehrere Datensätze und denselben Vorgang mit Block 2.

Für die Experimente auf horizontale Oberfläche, die Normalkraft auf den Blöcken ist gleich dem Gewicht gmal Masse. Da die Masse des Block 1 und 2 für beide statische und kinetische Reibung Experimente sind die gleichen, ist Fnorm die gleiche in allen vier Fällen. Den Durchschnitt der gemessenen Kraftwerte können für verschiedene Experimente und die Formeln für beide Spannungen, den Reibungskoeffizienten berechnet werden.

Wie erwartet, ist der Koeffizient der Haftreibung größer als der Koeffizient der kinetischen Friktion. Zudem sind die entsprechenden Koeffizienten für die beiden Blöcke unterschiedlich, da sie jeweils eine unterschiedliche Rauheit der Oberfläche besitzen.

Im gestapelten Blöcken Experiment wissen wir, dass die Masse in beiden Fällen verdoppelt, so dass wir die neue Fnorm berechnen können. Wir wissen bereits μk für den Block in Kontakt mit der Oberfläche. Mit diesem können wir die kinetische Reibungskraft berechnen, stimmt die gut mit der gemessenen Kraft während des Experiments.

Die Reibungskraft gemessen nach einer Änderung in der Ausrichtung von Block 1 gezeigt, dass die Kontaktfläche die Kraft der Reibung nicht beeinflusst. Die Abweichungen zwischen der berechneten und gemessenen Kräfte stehen im Einklang mit der geschätzte Fehler im Zusammenhang mit die Kraft-Skala unter Beibehaltung einer konstanten Geschwindigkeit zu lesen.

Für die schiefe Ebene Experimente war der Winkel der Ruhe gemessen. Mit dieser Winkel, die Koeffizienten der Haftreibung konnte festgestellt werden, und hier die Werte vergleichen günstig mit den Koeffizienten gemessen von der horizontalen gleitenden Messungen.

Studium Reibung ist in mehreren Anwendungen wichtig, da es entweder sein kann, sehr nützlich oder ein Phänomen, das minimiert werden muss.

Es ist äußerst wichtig für Autoreifen produziert, Reibung, zu studieren, da es, Reifen erlaubt, Zugkraft auf einer Straße zu gewinnen. Daher, wenn es regnet, reduzieren die Wasser und Rückstandsöle unterwegs deutlich Reibungsbeiwert, wodurch gleiten und Unfälle viel wahrscheinlicher.

Während Ingenieure Reibung für Pkw-Reifen erhöhen möchten, für Motoren und Maschinen wollen im Allgemeinen sie zu reduzieren, wie Reibung zwischen Metallen kann Wärme erzeugen und ihre Strukturen beschädigen. Daher studieren Ingenieure ständig Schmierstoffe, die helfen können, den Reibungskoeffizienten zwischen zwei Flächen zu verringern.

Sie sah nur Jupiters Einführung in Reibung. Sie sollten jetzt wissen, welche Faktoren beitragen, um das Ausmaß der Reibung, die verschiedenen Arten von Reibung und die zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen, die es regieren. Wie immer vielen Dank für das ansehen!

Results

Tabelle 1. Reibungskoeffizienten.

Block Equation 10 Equation 11
A 0,68 0,60
B 0,52 0,47

Tabelle 2. Wirkung von Gewicht und Oberfläche auf die Kraft der Reibung.

Messung Equation 4
(N)
Faktor, mit dem es größer oder kleiner ist
Block B auf A 16 Mit Equation 4 Schritt von 1,4 = 2,3
Block A auf B 14 Mit Equation 4 aus Schritt 1.5 = 2,5
Kleine Fläche 5 Mit Equation 4 Schritt von 1,4 = 0,9

Tabelle 3. Winkel von Ruhe.

Block Winkel von RuheEquation 12
(°)
Equation 10
A 30 0,58
B 24 0,45

Die Ergebnisse des Experiments entsprechen die Vorhersagen von Gleichungen 1 und 2. In Schritt 1 war die Haftreibung größer als die kinetische Reibung. Dies ist immer dann der Fall, da mehr Kraft erforderlich ist, um die Reibung zu überwinden, wenn ein Objekt nicht bereits in Bewegung ist. In Schritt 2 bestätigte sich, dass die Kraft der Reibung proportional zu dem Gewicht der beiden Blöcke und der Koeffizient der kinetischen Friktion des Blocks in Kontakt mit dem Tisch war. Das Ergebnis von Schritt 3 bestätigt, dass die Fläche nicht die Kraft der Reibung beeinflusst. In Schritt 4 kann der Winkel der Ruhe durch Gleichung 3angenähert werden. Der Fehler in Verbindung mit dem Lab kommt von der Schwierigkeit des Lesens der Kraft-Skala unter Beibehaltung einer konstanten Geschwindigkeit für den Gleitstein. Durch mehrere Messungen und Berechnung des Durchschnitts, kann dieser Effekt reduziert werden.

Applications and Summary

Reibung ist überall in unserem täglichen Leben. In der Tat wäre es nicht möglich, ohne es zu gehen. Wenn jemand versucht, zu Fuß auf einer glatten Oberfläche, würde er nirgendwo gehen. Es ist nur die Reibung zwischen der Unterseite seiner Füße und den Boden als seine Muskeln drücken gegen den Boden, der ihn vorwärts treibt.

In fast jedem Aspekt der Industrie versuchen Ingenieure, die Reibung zu reduzieren. Wenn zwei Flächen in Kontakt stehen, werden immer Reibung. Dies nehmen die Form von Wärme, wie die Hitze spüren, wenn jemand schnell ihre Hände zusammen reibt. In industriellen Anwendungen kann diese Wärme Maschinen beschädigen. Reibungskräfte auch gegen die Bewegung von Objekten und fertig mechanische Vorgänge verlangsamen können. Daher sind Substanzen wie Schmiermittel verwendet, um den Reibwert zwischen zwei Flächen zu verringern.

Tabelle 4. Reibungskoeffizienten Beispiel.

Materialien Equation 11
Holz auf Holz 0,2
Messing auf Stahl 0,44
Kautschuk auf Beton 0,8
geschmierten Kugellagern < 0,01

In diesem Experiment wurden die Koeffizienten der statische und kinetische Reibung für zwei verschiedene Holztäfelchen gemessen. Die Wirkung der Masse auf die Kraft der Reibung wurde zusammen mit der Wirkung der Fläche untersucht. Zu guter Letzt wurde der Winkel der Ruhe für einen Block auf einer schiefen Ebene gemessen.

1. Messen Sie den Reibungskoeffizienten.

  1. Jeder Block eine 1.000-g-Gewicht hinzu und Nutzung einer Skala zu messen die Massen der Blöcke A und B, einschließlich die added Mass.
  2. Schließen Sie die Kraft Skalierung A. ziehen Sie die Skala horizontal zu blockieren und beachten die Lesung, kurz bevor der Block beginnt zu rutschen. Kurz bevor es beginnt zu rutschen, ist der Höchstbetrag der Haftreibung Widerstand gegen die Bewegung. Die Kraft-Lesung zur Berechnung verwenden Equation 10 für Block A. Tun Sie dies fünf Mal und notieren Sie den Durchschnittswert.
  3. Wiederholen Sie Schritt 1.2 mit Block B.
  4. Block A über den Tisch mit einer konstanten Geschwindigkeit zu ziehen. Wenn die Geschwindigkeit konstant ist, sollte dann die Kraft auf die Waage zu lesen die Reibungskraft entsprechen. Berechnen Equation 11 für Block A. Tun Sie dies fünf Mal und notieren Sie den Durchschnittswert.
  5. Wiederholen Sie Schritt 1.4 mit Block B.

(2) Effekt von Gewicht auf die Kraft der Reibung.

  1. Platz Block A auf Block B und wiederholen Sie Schritt 1.4 fünf Mal, den durchschnittlichen Wert zu bestimmen. Berechnen des Faktors, mit dem die Reibungs erhöht/verringert Kraft.
  2. Platz Block B auf Block A und wiederholen Sie Schritt 1.4 fünfmal, Bestimmung des Durchschnittswerts. Berechnen des Faktors, mit dem die Reibungs erhöht/verringert Kraft.

3. Auswirkungen der Fläche auf Kraft der Reibung.

  1. Drehen Sie Block B auf der Seite, die nur den Rand der Pfanne enthält. Das Gewicht muss oben auf der Seite nach oben gelegt werden. Messen Sie die Kraft der Reibung zu und vergleichen Sie es mit der in Schritt 1.2 gemessene Wert. Berechnen des Faktors, mit dem die Reibungs erhöht/verringert Kraft.

4. Winkel von Ruhe.

  1. Block A auf der verstellbaren schiefen Ebene, ab einem Winkel von 0° zu platzieren. Heben Sie langsam den Winkel, bis der Block beginnt zu rutschen. Mit einem Winkelmesser, Messen Sie den Winkel des Ausruhens und mit Gleichung 3 berechnen der Koeffizient der statischen Friktion, kurz bevor der Block anfing zu rutschen. Tun Sie dies fünf Mal und notieren Sie den Durchschnittswert.
  2. Wiederholen Sie Schritt 4.2 mit Block B.

Die Auswirkungen der Reibung sind leicht im Alltag beobachtet und noch die physikalischen Mechanismen, die Reibung zu regieren können kompliziert sein.

Reibung ist eine Kraft, die gegen die Bewegung eines Objekts, wenn es in Kontakt mit einer Oberfläche. Auf mikroskopischer Ebene wird es durch die Rauheit der Oberfläche der Materialien in Kontakt und intermolekularen Wechselwirkungen verursacht. Aber man kann diese Kraft überwinden, durch Anwendung einer externen Kraft, die in der Größe entspricht.

Dieses Video soll zeigen, wie man Reibung in einer Testumgebung für Objekte horizontal verschieben sowie auf einer schiefen Ebene zu messen.

Vor dem Tauchen in das Protokoll, lassen Sie uns nochmals die Konzepte hinter der Reibungskraft. Zunächst müssen Sie wissen, dass es zwei Arten von Spannungen - kinetische Reibung und Haftreibung.

Um kinetische Reibung zu verstehen, stellen Sie in einem Gummischlauch über ein unendliches horizontale Feld Eis gleiten.

Obgleich Eis eine glatte Oberfläche betrachtet werden kann wenn wir auf mikroskopischer Ebene betrachten, gibt es komplexe Interaktionen zwischen den beiden Flächen, die Reibung verursachen. Diese Interaktionen hängen Oberflächenrauhigkeit und attraktive intermolekulare Kräfte.

Die Größe dieser kinetische Reibung Kraft ist gleich dem Produkt des Koeffizienten μK, die abhängig von der Material-Oberfläche-Kombination und die Normalkraft, kinetische Reibung oder Fnorm, die das Objekt und die Oberfläche zusammen drückt.

Fnorm handelt, um das Objekt zu unterstützen und steht senkrecht auf die Oberfläche. In diesem Fall, da das Rohr auf ebenem Boden ist, entspricht die Fnorm und gegenüber der Schwerkraft, die mg. Daher, wenn Sie die kombinierte Masse der Sie mit dem Rohr und der Koeffizient der kinetischen Friktion für Gummi- und Eis kennen, können wir leicht die Kraft der Reibung berechnen.

Kinetische Reibung kann Teil der Röhre kinetische Energie in Wärme umwandeln und verringert auch die Dynamik des Rohres letztlich bringt es zur Ruhe.

Nun, ist dies als statische Reibung - die andere Art der Reibung - ins Spiel kommt. Diese Reibungskraft gegen Bewegung eines statischen Objekts und konnte durch die Anwendung einer externen Kraft berechnet werden. Die angewandte Kraft, die schließlich bewegt sich das Objekt zeigt die statische Maximalkraft.

Die Formel für die statische Maximalkraft ist dasselbe wie ein für kinetische Reibung, aber der Koeffizient der statischen Friktion μS ist in der Regel größer als μK für die gleiche Kombination der Material-Oberfläche.

Eine weitere Möglichkeit, die statische Maximalkraft zu überwinden ist durch eine Erhöhung der Steigung der Oberfläche. Einige Winkel Winkel von Ruhe oder θR genannt, wird die Kraft, die den Hang hinunter ziehen die statische Reibungskraft gleich und das Rohr zu rutschen beginnt. Diese Zugkraft, die der Sinus des Winkels der Ruhe Zeiten der Schwerkraft ist, entspricht die statische Maximalkraft, die μS Mal Produkt m, g, und Kosinus des θR ist. Durch umstellen dieser Gleichung, berechnen wir den Koeffizienten der Haftreibung.

Nun, da wir gelernt, dass die Grundsätze der Reibung, mal sehen, wie diese Konzepte angewandt werden können, um die Kräfte und die Koeffizienten der kinetischen und statische Reibung experimentell zu berechnen. Dieses Experiment besteht aus einer Massenskala, einer Kraft-Skala, zwei Metall-Pfannen mit verschiedenen Reibungskoeffizienten als Block 1 und 2 bezeichnet, eine einstellbare Neigung, Flugzeug, zwei 1000 g Gewichte und einen Winkelmesser.

Jeder Block ein 1000 g Gewicht hinzu und benutzen Sie die Skala, um die Massen der geladene Blöcke zu messen.

Nach dem Anschluss des Kraft Maßstab 1 zu blockieren, ziehen Sie die Skala horizontal und beachten Sie die geltenden lesen, kurz bevor der Block beginnt zu rutschen. Zeichnen Sie diese maximale statische Reibungskraft auf und wiederholen Sie diese Messung fünfmal um mehrere Datensätze zu erhalten. Denselben Vorgang mit Block 2 und zeichnen Sie diese Werte.

Als nächstes mit der Kraft verbunden, um block 1, ziehen die Waage mit einer konstanten Geschwindigkeit und beachten die kinetische Reibung Kraft auf dem Messgerät. Wiederholen Sie diese Messung fünfmal um mehrere Datensätze zu erhalten. Wieder denselben Vorgang mit Block 2 und zeichnen Sie diese Werte.

Nun legen Sie 1 Block auf Block 2 und ziehen Sie die Waage mit einer konstanten Geschwindigkeit um die kinetische Reibungskraft zu bestimmen. Wiederholen Sie diese Messung fünfmal und berechnen Sie den Mittelwert. Führen Sie dann die gleiche Prozedur mit 2 Block auf Block 1.

Drehen Sie für den nächsten Versuch Block 1, so dass die kleinere Fläche die Tabelle steht und verbinden Sie es mit der Kraft-Skala. Nun messen Sie die statische Reibungskraft als vor indem man die Kraft zur Kenntnis, bevor der Block beginnt zu rutschen. Wiederholen Sie diese Messung fünfmal um mehrere Datensätze zu erhalten.

Legen Sie für das letzte Experiment Block 1 auf die verstellbaren schiefen Ebene mit dem Flugzeug zunächst in einem Winkel von Null Grad. Langsam heben Sie den Winkel der Ebene und verwenden Sie einen Winkelmesser, um den Winkel zu bestimmen, an dem der Block beginnt zu rutschen. Wiederholen Sie diese Messung fünfmal zu erhalten mehrere Datensätze und denselben Vorgang mit Block 2.

Für die Experimente auf horizontale Oberfläche, die Normalkraft auf den Blöcken ist gleich dem Gewicht gmal Masse. Da die Masse des Block 1 und 2 für beide statische und kinetische Reibung Experimente sind die gleichen, ist Fnorm die gleiche in allen vier Fällen. Den Durchschnitt der gemessenen Kraftwerte können für verschiedene Experimente und die Formeln für beide Spannungen, den Reibungskoeffizienten berechnet werden.

Wie erwartet, ist der Koeffizient der Haftreibung größer als der Koeffizient der kinetischen Friktion. Zudem sind die entsprechenden Koeffizienten für die beiden Blöcke unterschiedlich, da sie jeweils eine unterschiedliche Rauheit der Oberfläche besitzen.

Im gestapelten Blöcken Experiment wissen wir, dass die Masse in beiden Fällen verdoppelt, so dass wir die neue Fnorm berechnen können. Wir wissen bereits μk für den Block in Kontakt mit der Oberfläche. Mit diesem können wir die kinetische Reibungskraft berechnen, stimmt die gut mit der gemessenen Kraft während des Experiments.

Die Reibungskraft gemessen nach einer Änderung in der Ausrichtung von Block 1 gezeigt, dass die Kontaktfläche die Kraft der Reibung nicht beeinflusst. Die Abweichungen zwischen der berechneten und gemessenen Kräfte stehen im Einklang mit der geschätzte Fehler im Zusammenhang mit die Kraft-Skala unter Beibehaltung einer konstanten Geschwindigkeit zu lesen.

Für die schiefe Ebene Experimente war der Winkel der Ruhe gemessen. Mit dieser Winkel, die Koeffizienten der Haftreibung konnte festgestellt werden, und hier die Werte vergleichen günstig mit den Koeffizienten gemessen von der horizontalen gleitenden Messungen.

Studium Reibung ist in mehreren Anwendungen wichtig, da es entweder sein kann, sehr nützlich oder ein Phänomen, das minimiert werden muss.

Es ist äußerst wichtig für Autoreifen produziert, Reibung, zu studieren, da es, Reifen erlaubt, Zugkraft auf einer Straße zu gewinnen. Daher, wenn es regnet, reduzieren die Wasser und Rückstandsöle unterwegs deutlich Reibungsbeiwert, wodurch gleiten und Unfälle viel wahrscheinlicher.

Während Ingenieure Reibung für Pkw-Reifen erhöhen möchten, für Motoren und Maschinen wollen im Allgemeinen sie zu reduzieren, wie Reibung zwischen Metallen kann Wärme erzeugen und ihre Strukturen beschädigen. Daher studieren Ingenieure ständig Schmierstoffe, die helfen können, den Reibungskoeffizienten zwischen zwei Flächen zu verringern.

Sie sah nur Jupiters Einführung in Reibung. Sie sollten jetzt wissen, welche Faktoren beitragen, um das Ausmaß der Reibung, die verschiedenen Arten von Reibung und die zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen, die es regieren. Wie immer vielen Dank für das ansehen!

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