Comment calculer le coefficient de frottement cinétique

April 2

Comment calculer le coefficient de frottement cinétique


Le coefficient de frottement cinétique u (k) nous dit comment rugueux ou lisse la force de frottement entre deux surfaces. Il oppose au mouvement de l'objet en mouvement. Pour u (k) calculer, il est nécessaire de connaître l'équation de la force de frottement, et la loi de Newton.

Instructions

1 Apprendre et comprendre l'équation utilisée pour trouver le coefficient de frottement. L'ampleur de la force de frottement cinétique est f (k) = u (k) N, où N est la force normale. Le coefficient est donc f (k) / N. Il est un nombre sans dimension, et sa valeur dépend de la surface. Les surfaces lisses ont des valeurs inférieures à celles plus rugueuses. Par exemple, pour une surface de verre sur verre, il peut être égal à 0,6, et pour la glace sur la glace, il peut être 0,03. Ces chiffres sont approximatifs selon que les surfaces sont propres, humides ou poncé, par exemple.

2 Utilisez l'équation donnée à l'étape 1 pour trouver le coefficient si vous avez un problème où vous êtes donné f (k) et N. Branchez les valeurs et résoudre directement pour u (k). Si vous n'êtes pas donné les forces de frottement et normales, passez à l'étape 3.

3 Calculer f (k) et de N en utilisant la seconde loi F = MA de Newton. Trouver la somme de toutes les forces agissant sur l'objet en mouvement. Rappelez-vous que sans accélération, les forces nettes seront égales à zéro. Rappelez-vous aussi que f (k) oppose le mouvement, et sera donc de signe opposé à la force de faire le déplacement de l'objet.

4 Dessinez un diagramme du corps libre de trouver les composantes horizontales et verticales des forces agissant sur l'objet à l'étape 3. Un exemple type est une boîte en étant tiré par une corde ou une personne tirant une autre personne sur un traîneau.

5 Comment calculer le coefficient de frottement cinétique


Pratique étapes 3 et 4 en étudiant le diagramme à gauche, et l'écriture sur les équations appropriées. On a représenté une force de traction F, avec une force de frottement, f (k), une force normale, la N, et une force gravitationnelle mg. Il n'y a pas d'accélération.

La somme de toutes les forces F + N + f (k) = 0 + mg.
La somme de toutes les forces horizontales: Fh - f (k) = 0 (il n'y a pas d'accélération).
La somme de toutes les forces verticales: Fv + N - mg = 0 (l'objet ne se déplace pas vers le haut ou vers le bas).
Utiliser f = u (k) N, Fv = Fsin (thêta) et Fh = ACF (thêta) pour résoudre les deuxième et troisième équations pour trouver simultanément le coefficient de frottement u (k). La réponse est u (k) = CFST (thêta) / (mg - Fsin (thêta)).