آزمایش اصطکاک استاتیک و جنبشی

دستورالعمل آزمایش اصطکاک ایستایی و جنبشی

موضوع آزمایش: اصطکاک ایستایی و اصطکاک جنبشی

اهداف آزمایش:

- آشنایی با نیروی اصطکاک ایستایی

- آشنایی با نیروی اصطکاک جنبشی

ابزار و مواد: دینامومتر، تیر کیسیل.

نظریه پایه:

نیروی اصطکاک

اصطکاک نیروی مقاومتی است که بین سطوح اجسام در تماس عمل می‌کند. در این مبحث، اصطکاک مورد مطالعه مربوط به نیروی اصطکاکی است که بین دو سطح جامد در تماس عمل می‌کند.

نیروی اصطکاک وارد بر یک جسم متحرک، همواره در خلاف جهت حرکت جسم است.

دو نوع نیروی اصطکاک وجود دارد، یعنی نیروی اصطکاک ایستایی (f)_s) و نیروی اصطکاک جنبشی (f_kاصطکاک ایستایی زمانی عمل می‌کند که یک جسم در حال حرکت نیست، در حالی که اصطکاک جنبشی زمانی عمل می‌کند که یک جسم در حال حرکت است. اگر شما میزی را هل دهید اما میز در حال حرکت نباشد، نیروی اصطکاکی که بر میز ساکن وارد می‌شود، اصطکاک ایستایی است. برعکس، وقتی میز در حال حرکت است، نیروی اصطکاکی که بر میز وارد می‌شود، اصطکاک جنبشی است.

نیروی اصطکاک استاتیک

اصطکاک ایستایی نیروی اصطکاکی است که بر سطوح اجسامی که با یکدیگر در تماس هستند، هنگامی که اجسام در حال حرکت نیستند، وارد می‌شود.

f_s = μ_s N

قانون اول نیوتن بیان می‌کند که اگر نیروی کل (نیروی برآیند) وارد بر یک جسم برابر با صفر باشد، آن جسم در حالت سکون است.

ΣF_x = 0

ف – ف_s = 0

ف = ف_s

وقتی جسمی در شرف حرکت است (جسم هنوز ساکن است)، حداکثر نیروی اصطکاک ایستایی همان نیروی هل دادن یا کشیدن است.

نیروی اصطکاک جنبشی

اصطکاک جنبشی نیروی اصطکاکی است که هنگام حرکت اجسام، روی سطوح اجسامی که با یکدیگر در تماس هستند، عمل می‌کند.

f_k = μ_k N

قانون اول نیوتن بیان می‌کند که اگر نیروی کل (نیروی برآیند) وارد بر یک جسم برابر با صفر باشد، آن جسم با سرعت ثابت حرکت می‌کند.

ف – ف_k = 0

ف = ف_k

وقتی جسمی با سرعت ثابت حرکت می‌کند، بزرگی نیروی اصطکاک جنبشی با بزرگی نیروی هل دادن یا کشیدن برابر است.

مراحل آزمایش:

۱. بلوک را روی یک سطح صاف قرار دهید.

۲. دینامومتر را به بلوک وصل کنید

۳. دینامومتر را بکشید تا بلوک تقریباً حرکت کند.

۴. بزرگی نیروی نشان داده شده توسط دینامومتر را بخوانید، آن را در ستون نیروی اصطکاک ایستایی ثبت کنید.

۵. دینامومتر را بکشید تا بلوک با سرعت ثابت حرکت کند.an

۶. بزرگی نیروی نشان داده شده توسط دینامومتر را بخوانید، آن را در ستون نیروی اصطکاک جنبشی یادداشت کنید.

۷. آزمایش را ۳ بار تکرار کنید

داده‌ها و تحلیل داده‌ها:

نه	نیروی اصطکاک ایستایی (fs)	نیروی اصطکاک جنبشی (fk)
1
2
3
میانگین

به سوالات زیر پاسخ دهید:

کدام بیشتر است، اصطکاک ایستایی یا اصطکاک جنبشی؟ چرا؟

نتیجه گیری

نتیجه‌گیری خود را بیان کنید.