La maggior parte delle persone capisce l'attrito in modo intuitivo. Quando si tenta di spingere un oggetto lungo una superficie, il contatto tra l'oggetto e la superficie resiste alla spinta fino a una certa forza di spinta. Il calcolo matematico della forza di attrito di solito comporta il "coefficiente di attrito", che descrive quanto i due materiali specifici "si uniscono" per resistere al movimento e qualcosa chiamato "forza normale" che si riferisce alla massa dell'oggetto. Ma se non conosci il coefficiente di attrito, come elabori la forza? Puoi ottenere questo risultato cercando un risultato standard online o conducendo un piccolo esperimento.
Ricerca sperimentale della forza di attrito

1. Imposta una superficie inclinata usando materiali simili
   
   

   Usa l'oggetto in questione e una piccola sezione della superficie che puoi spostare liberamente per impostare una rampa inclinata. Se non puoi usare l'intera superficie o l'intero oggetto, usa solo un pezzo di qualcosa realizzato con lo stesso materiale. Ad esempio, se si dispone di un pavimento piastrellato come superficie, è possibile utilizzare una singola piastrella per creare la rampa. Se hai un armadio in legno come oggetto, usa un oggetto diverso, più piccolo, realizzato in legno (idealmente con una finitura simile sul legno). Più ti avvicini alla situazione reale, più accurato sarà il tuo calcolo.
   

   Assicurati di poter regolare l'inclinazione della rampa, impilando una serie di libri o qualcosa di simile, in modo da poter fare piccole regolazioni alla sua altezza massima.
   

   Più è inclinata la superficie, più la forza dovuta alla gravità lavorerà per tirarla giù dalla rampa. La forza di attrito agisce contro questo, ma ad un certo punto, la forza dovuta alla gravità la supera. Questo ti dice la massima forza di attrito per questi materiali e i fisici lo descrivono attraverso il coefficiente di attrito statico ( μ
   _{statico). L'esperimento ti consente di trovare il valore per questo.}
   

2. Esegui l'esperimento
   
   

   Posiziona l'oggetto sopra la superficie con un angolo basso che non lo farà scorrere verso il basso. rampa. Aumenta gradualmente l'inclinazione della rampa aggiungendo libri o altri oggetti sottili alla tua pila e trova l'inclinazione più ripida su cui puoi tenerlo senza che l'oggetto si muova. Farai fatica a ottenere una risposta completamente precisa, ma la tua migliore stima sarà abbastanza vicina al valore reale per il calcolo. Misura l'altezza della rampa e la lunghezza della base della rampa quando è a questa inclinazione. Stai essenzialmente trattando la rampa come se formassi un triangolo rettangolo con il pavimento e misuri la lunghezza e l'altezza del triangolo.
   

3. Trova il coefficiente di attrito
   
   

   La matematica per il la situazione funziona in modo ordinato e si scopre che la tangente dell'angolo dell'inclinazione indica il valore del coefficiente. Quindi:
   

   μ
   
   _{static \u003d tan ( θ
   )}
   

   Oppure, perché tan \u003d opposto /adiacente \u003d lunghezza della base /altezza, si calcola:
   

   μ
   
   _{statico \u003d abbronzatura (lunghezza della base /altezza della rampa)}
   

   Completa questo calcolo per trovare il valore del coefficiente per la tua situazione specifica.
   
   
   

   Suggerimenti
   

4. È questo il coefficiente giusto?
   
   

   Se stai cercando di calcolare la forza di attrito partendo da fermo, questo esperimento ti dice il giusto valore. Tuttavia, l'attrito generalmente non è così forte se qualcosa si sta già muovendo, ma risolverlo sperimentalmente con attrezzature limitate sarebbe difficile. Se è necessario questo coefficiente di attrito "scorrevole", utilizzare il metodo alternativo riportato di seguito, ma trovare il coefficiente di attrito scorrevole anziché quello per attrito statico.
   
   
   

5. Calcolo della forza di attrito
   
   

   F
   
   \u003d μ
   _{statico N}
   
   

   Dove il " N
   ”indica la forza normale. Per una superficie piana, il valore di questo è uguale al peso dell'oggetto, quindi puoi usare:
   

   F
   
   \u003d μ
   _{statico mg}
   
   

   Qui, m
   è la massa dell'oggetto e g
   è l'accelerazione dovuta alla gravità (9,8 m /s ^2).
   

   Ad esempio, il legno su una superficie di pietra ha un coefficiente di attrito μ
   _{statico \u003d 0,3, quindi utilizzando questo valore per un chilogrammo (kg ) armadio in legno su una superficie di pietra:}
   

   F
   
   \u003d μ
   _{statico mg}
   
   

   
   
   \u003d 0,3 × 10 kg × 9,8 m /s ²
   

   \u003d 29,4 newton
   
   Trovare la forza di attrito senza un Esperimento
   

   1. Individua il coefficiente di attrito per la tua situazione
      
      

      Cerca online il coefficiente di attrito tra le tue due sostanze. Ad esempio, un pneumatico per auto su asfalto ha un coefficiente di μ
      _{statico \u003d 0,72, il ghiaccio su legno ha μ
      statico \u003d 0,05 e il legno su mattone ha μ
      statico \u003d 0.6. Trova il valore per la tua situazione (incluso l'uso del coefficiente di scorrimento se non stai calcolando l'attrito da fermo) e prendine nota.}
      

   2. Moltiplica la forza normale per il coefficiente
      
      

      La seguente equazione indica la forza della forza di attrito (con il coefficiente di attrito statico):
      

      F
      
      \u003d μ
      _{statico N}
      
      

      Se la tua superficie è piana e parallela al terreno, puoi utilizzare:
      

      F
      \u003d μ
      _{statico mg}
      
      

      In caso contrario, la forza normale è più debole. In questo caso, trova l'angolo di inclinazione θ
      e calcola:
      

      F
      
      \u003d cos ( θ
      ) μ
      _{statico mg}
      
      

      Ad esempio, usando un blocco di ghiaccio da 1 kg su legno, inclinato di 30 °, e ricordando che g
      \u003d 9,8 m /s ^{2, questo dà:}
      

      F
      
      \u003d cos ( θ
      ) μ
      _{statico mg}
      
      

      \u003d cos (30 °) × 0,05 × 1 kg × 9,8 m /s ²
      

      
      \u003d 0.424 newton