Reibung

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!