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    Comment trouver la force de la friction sans connaître le coefficient de friction

    La plupart des gens comprennent la friction de manière intuitive. Lorsque vous essayez de pousser un objet le long d'une surface, le contact entre l'objet et la surface résiste à votre poussée jusqu'à une certaine force de poussée. Le calcul mathématique de la force de friction implique généralement le «coefficient de friction», qui décrit à quel point les deux matériaux spécifiques «se collent» pour résister au mouvement, et quelque chose appelé la «force normale» qui se rapporte à la masse de l'objet. Mais si vous ne connaissez pas le coefficient de friction, comment déterminez-vous la force? Vous pouvez y parvenir en recherchant un résultat standard en ligne ou en effectuant une petite expérience.
    Trouver la force de frottement expérimentalement

    1. Configurer une surface inclinée en utilisant des matériaux similaires

      Utilisez l'objet en question et une petite partie de la surface que vous pouvez déplacer librement pour mettre en place une rampe inclinée. Si vous ne pouvez pas utiliser toute la surface ou tout l’objet, utilisez simplement un morceau de quelque chose fait du même matériau. Par exemple, si vous avez un sol carrelé comme surface, vous pouvez utiliser une seule tuile pour créer la rampe. Si vous avez un placard en bois comme objet, utilisez un objet différent et plus petit en bois (idéalement avec une finition similaire sur le bois). Plus vous vous rapprocherez de la situation réelle, plus votre calcul sera précis.

      Assurez-vous que vous pouvez régler l'inclinaison de la rampe, en empilant une série de livres ou quelque chose de similaire, afin que vous puissiez faire petits ajustements à sa hauteur maximale.

      Plus la surface est inclinée, plus la force due à la gravité travaillera pour la tirer vers le bas de la rampe. La force de frottement agit contre cela, mais à un moment donné, la force due à la gravité la surmonte. Cela vous indique la force de frottement maximale pour ces matériaux, et les physiciens la décrivent à travers le coefficient de frottement statique ( μ
      statique). L'expérience vous permet de trouver la valeur pour cela.

    2. Réalisez l'expérience

      Placez l'objet au-dessus de la surface à un angle peu profond qui ne le fera pas glisser le long de la rampe. Augmentez progressivement l'inclinaison de la rampe en ajoutant des livres ou d'autres objets minces à votre pile, et trouvez l'inclinaison la plus raide sur laquelle vous pouvez la maintenir sans que l'objet ne bouge. Vous aurez du mal à obtenir une réponse complètement précise, mais votre meilleure estimation sera suffisamment proche de la valeur réelle pour le calcul. Mesurez la hauteur de la rampe et la longueur de la base de la rampe lorsqu'elle est à cette inclinaison. Vous traitez essentiellement la rampe comme formant un triangle rectangle avec le sol et vous mesurez la longueur et la hauteur du triangle.

    3. Trouver le coefficient de friction

      Le calcul du la situation fonctionne parfaitement, et il s'avère que la tangente de l'angle de l'inclinaison vous indique la valeur du coefficient. Donc:

      μ

      static \u003d tan ( θ
      )

      Ou, parce que tan \u003d opposé /adjacent \u003d longueur de base /hauteur, vous calculez:

      μ

      statique \u003d tan (longueur de base /hauteur de rampe)

      Effectuez ce calcul pour trouver la valeur du coefficient pour votre situation spécifique.


      Conseils

    4. Est-ce le bon coefficient?

      Si vous essayez de déterminer la force de friction à partir de l'arrêt, cette expérience vous indique la bonne valeur. Cependant, la friction n'est généralement pas aussi forte si quelque chose bouge déjà, mais il serait difficile de travailler expérimentalement avec un équipement limité. Si vous avez besoin de ce coefficient de frottement «glissant», utilisez la méthode alternative ci-dessous, mais trouvez le coefficient de frottement glissant plutôt que celui pour le frottement statique.


    5. Calcul de la force de frottement

      F

      \u003d μ
      statique N

      Où le " N
      »représente la force normale. Pour une surface plane, la valeur de ceci est égale au poids de l'objet, vous pouvez donc utiliser:

      F

      \u003d μ
      statique mg

      Ici, m
      est la masse de l'objet et g
      est l'accélération due à la gravité (9,8 m /s 2).

      Par exemple, le bois sur une surface en pierre a un coefficient de frottement μ
      statique \u003d 0,3, donc utilisez cette valeur pour 10 kilogrammes (kg ) armoire en bois sur une surface en pierre:

      F

      \u003d μ
      statique mg



      \u003d 0,3 × 10 kg × 9,8 m /s 2

      \u003d 29,4 newtons

      Trouver la force de friction sans Expérience

      1. Trouvez le coefficient de friction pour votre situation

        Recherchez en ligne le coefficient de friction entre vos deux substances. Par exemple, un pneu de voiture sur asphalte a un coefficient μ
        statique \u003d 0,72, la glace sur bois a μ
        statique \u003d 0,05 et le bois sur brique a μ
        statique \u003d 0,6. Trouvez la valeur de votre situation (y compris en utilisant le coefficient de glissement si vous ne calculez pas le frottement à l'arrêt) et notez-le.

      2. Multipliez la force normale par le coefficient

        L'équation suivante vous indique la force de la force de friction (avec le coefficient de frottement statique):

        F

        \u003d μ
        statique N

        Si votre surface est plate et parallèle au sol, vous pouvez utiliser:

        F
        \u003d μ
        statique mg

        Si ce n'est pas le cas, la force normale est plus faible. Dans ce cas, trouvez l'angle de l'inclinaison θ
        et calculez:

        F

        \u003d cos ( θ
        ) μ
        statique mg

        Par exemple, en utilisant un bloc de glace de 1 kg sur du bois, incliné à 30 °, et en se souvenant que g
        \u003d 9,8 m /s 2, cela donne:

        F

        \u003d cos ( θ
        ) μ
        statique mg

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


        \u003d 0,424 newtons

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