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L'attrito è una forza che si oppone al movimento. I fisici distinguono tra attrito statico, che agisce per mantenere un corpo a riposo, e attrito cinetico, che agisce per rallentare il suo movimento una volta che inizia a muoversi. La forza esercitata dall'attrito statico (FS) è proporzionale alla forza perpendicolare esercitata da un corpo contro la superficie lungo la quale si muove, che è chiamata forza normale (FN). Il fattore di proporzionalità è chiamato coefficiente di frazione statica, che di solito è indicato dalla lettera greca mu con un pedice S (µS). La relazione matematica è:
FS = µS × FN
Questo coefficiente dipende dalle caratteristiche delle due superfici che sono in contatto tra loro. È stato tabulato per diversi materiali. Se non riesci a trovare µS per i materiali che stai utilizzando, puoi determinarlo con un semplice esperimento.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Per trovare il coefficiente minimo di attrito statico tra due materiali, costruisci un piano inclinato da uno dei materiali e posiziona un corpo realizzato con l'altro materiale su di esso. Aumenta l'angolazione dell'inclinazione fino a quando il corpo inizia a scivolare. La tangente dell'angolo è il coefficiente di attrito.
Utilizzare un piano inclinato
Un modo semplice per determinare µS è posizionare l'oggetto in questione su un piano inclinato fatto dello stesso materiale della superficie che si sta studiando. Aumentare gradualmente l'angolazione dell'inclinazione fino a quando l'oggetto inizia a scivolare. Registra quell'angolo. Puoi immediatamente trovare µS perché è uguale alla tangente dell'angolo. Ecco perché:
Mentre aumenti l'inclinazione, la forza di gravità agisce su un corpo di massa m ha una componente orizzontale e una verticale. Applicando la Legge di Newton a ciascuno di questi appena prima che il corpo inizi a muoversi, trovi la componente orizzontale (che agisce nel X-direction) essere FX = mammaX. Lo stesso vale nel y direzione: Fy = mammay.
L'accelerazione nel X-direzione, mammaX, è uguale alla forza di gravità, che è l'accelerazione di massa per gravità dovuta alla gravità (g) volte il seno dell'angolo (ø) formato al fulcro dell'inclinazione. Poiché il corpo non si muove, questo è uguale alla forza opposta dell'attrito statico e puoi scrivere:
(1) mg × sin (ø) = FS
Il ycomponente di direzione della forza, mammay, è uguale al coseno dell'angolo moltiplicato per la massa per l'accelerazione dovuta alla gravità, e questo deve essere uguale alla forza normale, poiché il corpo non si muove,
(2) FN = mg × cos (ø)
Ricordati che FS = µSFN. Sostituto per FS nell'equazione (1):
mg × sin (ø) = µSFN
e usa l'uguaglianza con l'equazione (2) per sostituire FN:
mg × sin (ø) = µS × mg × cos (ø)
Il termine "mg"annulla da entrambi i lati:
µS = sin (ø) / cos (ø) = abbronzatura (ø)