ازمایش اندازه گیری ضریب اصطکاک ایستایی (سطح شیبدار)

ازمایش اندازه گیری ضریب اصطکاک ایستایی (سطح شیبدار)

هدف آزمایش

هدف ما در این آزمایش به دست آوردن sʯ  است.که همان ضریب اصطکاک ایستایی است.

_____________________________________________________________

تئوری آزمایش

وقتی که جسمی ‌می‌‌خواهد بر روی جسمی‌ دیگر بلغزد، نیروی مقاومی در سطح تماس دو جسم در خلاف جهت حرکت پدید می‌‌آید که این نیرو از حرکت جسم جلوگیری می‌‌کند. این نیرو را نیروی اصطکاک گویند. البته لازم به ذکر است که این نیرو در لحظه شروع حرکت را نیروی اصطکاک ایستایی می‌‌گویند، اما در طول حرکت جسم نیز نیرو وجود دارد که در این حالت نیروی اصطکاک لغزشی می‌‌گویند.

تجربه نشان می‌‌دهد که نیروی اصطکاک همواره با نیروی عمودی که از طرف جسم بر سطح اتکای آن وارد می‌شود، متناسب است. نیروی عمودی که گاهی نیروی بار نیز گفته می‌‌شود، نیرویی است که هر جسم در راستای عمود بر سطح تماس خود به جسم دیگر یا به سطح اتکای خود وارد می‌‌کند. این نیرو از تغییر کشسان اجسام در تماس ناشی می‌‌شود. مثلا در مورد جسمی ‌که روی یک میز افقی به حالت سکون قرار دارد یا روی آن می‌‌لغزد، بزرگی نیروی عمودی با وزن جسم برابر است. چون جسم شتاب قائم ندارد، لذا باید میز نیز نیرویی به طرف بالا بر آن وارد کند که بزرگی آن با کشش رو به پائین وارد بر جسم از طرف زمین ، یعنی با وزن جسم ، برابر است.

بیشترین مقدار نیروی اصطکاک با کمترین نیروی لازم برای شروع به حرکت جسم برابر است. وقتی که حرکت شروع شد، معمولا نیروی اصطکاک بین سطوح کاهش پیدا می‌‌کند و نیروی کمتری برای یکنواخت ماندن حرکت لازم است. همچنین گفتیم که بزرگی نیروی اصطکاک با نیروی عمود بر سطح از طرف جسم متناسب است. ضریب تناسبی که این رابطه تناسب را به تساوی تبدیل می‌‌کند، ضریب اصطکاک نام دارد. ضریب اصطکاک به عوامل مختلفی چون جنس ماده ، پرداخت سطحی ، فیلمهای سطحی ، دما و میزان آلودگی سطح بستگی دارد. در این آزمایش سعی داریم در مورد چند سطح مختلف ضریب اصطکاک را محاسبه کنیم.

ضریب اصطکاک روی سطح شیبدار

هر سطحی با افق زاویه بسازد، سطح شیبدار گفته می‌‌شود. اگر جسمی ‌بر روی سطح شیبدار قرار داده شود، تحت اثر نیروهای وزن جسم ، واکنش عمودی سطح شیبدار و نیروی اصطکاک بین دو سطح تماس قرار می‌‌گیرد و جسم تحت اثر برآیند این نیروها حرکت می‌‌کند.
مثال: