Kā atrast berzes koeficientu: eksperimentālās metodes

2024 Autors: Angel Austin | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-02 17:52

Berze ir fizisks process, bez kura nevarētu pastāvēt pati kustība mūsu pasaulē. Fizikā, lai aprēķinātu berzes spēka absolūto vērtību, ir jāzina īpašs koeficients aplūkojamajām berzes virsmām. Kā atrast berzes koeficientu? Šis raksts sniegs atbildi uz šo jautājumu.

Berze fizikā

Pirms atbildēt uz jautājumu, kā atrast berzes koeficientu, jāapsver, kas ir berze un kāds spēks to raksturo.

Fizikā ir trīs šī procesa veidi, kas notiek starp cietiem objektiem. Tā ir atpūtas, slīdēšanas un ripošanas berze. Berze vienmēr rodas, kad ārējs spēks mēģina pārvietot objektu. Slīdošā berze, kā norāda nosaukums, rodas, kad viena virsma slīd pār otru. Visbeidzot, rites berze rodas, kad apaļš objekts (ritenis, lode) ripo pa kādu virsmu.

Visiem veidiem kopīgs ir fakts, ka tie neļauj nevienamkustība un to spēku pielikšanas punkts atrodas saskares zonā starp divu objektu virsmām. Turklāt visi šie veidi pārvērš mehānisko enerģiju siltumā.

Slīdēšanas un statiskās berzes spēkus izraisa mikroskopisks nelīdzenums uz berzes virsmām. Turklāt šie veidi rodas dipola-dipola un cita veida mijiedarbības dēļ starp atomiem un molekulām, kas veido berzes ķermeņus.

Ripošanas berzes cēlonis ir saistīts ar elastīgās deformācijas histerēzi, kas parādās rites objekta un virsmas saskares punktā.

Berzes spēks un berzes koeficients

Visi trīs cieto berzes spēku veidi ir aprakstīti ar izteiksmēm, kurām ir vienāda forma. Lūk, viņa:

F_t=µ_tN.

Šeit N ir spēks, kas darbojas perpendikulāri ķermeņa virsmai. To sauc par atbalsta reakciju. Vērtību µ_{t- sauc par atbilstošā veida berzes koeficientu.}

Slīdēšanas un miera berzes koeficienti ir bezizmēra lielumi. To var saprast, aplūkojot berzes spēka un berzes koeficienta vienādību. Vienādojuma kreisā puse ir izteikta ņūtonos, labā puse arī ir izteikta ņūtonos, jo N ir spēks.

Attiecībā uz rites berzi, arī tai koeficients būs bezizmēra lielums, tomēr tas tiek definēts kā elastīgās deformācijas lineārās īpašības attiecība pret rites objekta rādiusu.

Jāsaka, ka tipiskās slīdēšanas un atpūtas berzes koeficientu vērtības ir vienības desmitdaļas. Par berziritinot, šis koeficients atbilst vienības simtdaļām un tūkstošdaļām.

Kā atrast berzes koeficientu?

Koeficients µ_{tatkarīgs no vairākiem faktoriem, kurus matemātiski ir grūti ņemt vērā. Mēs uzskaitām dažus no tiem:}

• berzes virsmu materiāls;
• virsmas kvalitāte;
• netīrumu, ūdens un tā tālāk klātbūtne;
• virsmas temperatūra.

Tāpēc µ_t formulas nav, un tā ir jāmēra eksperimentāli. Lai saprastu, kā atrast berzes koeficientu, tas jāizsaka no formulas F_{t. Mums ir:}

µ_t =F_t/N.

Izrādās, lai zinātu µ_{t ir nepieciešams atrast berzes spēku un atbalsta reakciju.}

Atbilstošais eksperiments tiek veikts šādi:

1. Ņemiet, piemēram, korpusu un plakni, kas izgatavoti no koka.
2. Piestipriniet dinamometru pie korpusa un vienmērīgi pārvietojiet to pa virsmu.

Tajā pašā laikā dinamometrs parāda zināmu spēku, kas ir vienāds ar F_{t. Zemes reakcija ir vienāda ar ķermeņa svaru uz horizontālas virsmas.}

Aprakstītā metode ļauj saprast, kāds ir statiskās un slīdošās berzes koeficients. Līdzīgi varat eksperimentāli noteikt µ_trolling.

Cita eksperimentāla metode µ_{t noteikšanai ir dota uzdevuma veidā nākamajā rindkopā.}

Problēma aprēķināt µt

Koka sija atrodas uz stikla virsmas. Gludi noliecot virsmu, mēs atklājām, ka sijas slīdēšana sākas slīpuma leņķī 15o. Kāds ir koka-stikla pāra statiskās berzes koeficients?

Kad stars atradās slīpā plaknē 15o, tad atlikušajam berzes spēkam bija maksimālā vērtība. Tas ir vienāds ar:

F_t=mgsin(α).

Spēku N nosaka pēc formulas:

N=mgcos(α).

Pielietojot formulu µ_{t, mēs iegūstam:}

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

Aizvietojot leņķi α, mēs nonākam pie atbildes: µ_{t=0, 27.}