Staattisen ja kineettisen kitkan koeohjeet
Kokeen aihe: Staattinen kitka ja kineettinen kitka
Kokeen tavoitteet:
– Staattisen kitkavoiman tunteminen
– Kineettisen kitkavoiman tunteminen
Työkalut ja materiaalit: Dynamometri, palkki pieni.
Perusteoria:
Kitkavoima
Kitka on vastusvoima, joka vaikuttaa toisiinsa kosketuksessa olevien kappaleiden pintojen välillä. Tässä aiheessa tutkittu kitka liittyy kahden toisiinsa kosketuksessa olevan kiinteän pinnan välillä vaikuttavaan kitkavoimaan.
Liikkuvaan kappaleeseen kohdistuva kitkavoima on aina vastakkaiseen suuntaan kuin kappaleen liikesuunta.
Kitkaa on kahdenlaisia: staattinen kitka (fs ) ja kineettinen kitka (fk ) . Staattinen kitka vaikuttaa, kun kappale on edelleen liikkeessä, kun taas kineettinen kitka vaikuttaa, kun kappale on liikkuva. Jos työnnät pöytää, mutta se on edelleen liikkeessä, paikallaan olevaan pöytään vaikuttava kitkavoima on staattista kitkaa. Kääntäen, kun pöytä liikkuu, pöytään vaikuttava kitkavoima on kineettistä kitkaa.
Staattinen kitkavoima
Staattinen kitka on kitkavoima, joka vaikuttaa toisiinsa kosketuksissa olevien kappaleiden pintoihin, kun kappaleet eivät liiku.
fs = μsN
Newtonin ensimmäinen laki sanoo, että kappale on levossa, jos siihen kohdistuva kokonaisvoima (resultanttivoima) on nolla.
ΣF x = 0
F – fs = 0
F = fs
Kun kappale on liikkumaisillaan (kappale on edelleen paikallaan), suurin staattinen kitkavoima on sama kuin työntö- tai vetovoima.
Kineettinen kitkavoima
Kineettinen kitka on kitkavoima, joka vaikuttaa toisiinsa kosketuksissa olevien kappaleiden pintoihin, kun kappaleet liikkuvat.
fk = μkN
Newtonin ensimmäinen laki sanoo, että kappale liikkuu vakionopeudella, jos kokonaisvoima (resultanttivoima) on nolla.
F – fk = 0
F = fk
Kun kappale liikkuu vakionopeudella, kineettisen kitkavoiman suuruus on sama kuin työntö- tai vetovoiman suuruus.
Kokeelliset vaiheet:
1. Aseta lohko tasaiselle alustalle.
2. Kytke dynamometri lohkoon
3. Vedä dynamometriä, kunnes lohko on juuri ja juuri liikkumaisillaan.
4. Lue dynamometrin osoittama voiman suuruus ja kirjaa se staattisen kitkavoiman sarakkeeseen.
5. Vedä dynamometriä, kunnes lohko liikkuu vakionopeudella.
6. Lue dynamometrin näyttämä voiman suuruus ja merkitse se kineettisen kitkavoiman sarakkeeseen.
7. Toista koe 3 kertaa
Data ja data-analyysi:
-
Ei
Staattinen kitkavoima ( fs )
Kineettinen kitkavoima ( fk )
1
2
3
Keskimäärin
Vastaa seuraaviin kysymyksiin:
Kumpi on suurempi, staattinen kitka vai kineettinen kitka? Miksi?
Johtopäätös
Kerro johtopäätöksesi.
