Τριβι - 3

Γουρηισ Στάκθσ – Φυςικόσ Συνεργάτθσ ΕΚΦΕ Λευκάδοσ 2008 – 2012Εργαςτιριο Φυςικών Επιςτθμών Μεγανθςίου Λευκάδοσ

Όταν ζνα ςώμα ολιςκαίνει , (γλιςτράει), πάνω ςε μια επιφάνεια, υπάρχει μια δφναμθ ςτο ςώμα που αντιςτζκεται ςτθν κίνθςι του. H δφναμθ αυτι λζγεται τριβι ολίςκθςθσ.

Από τοςχολικό βιβλίο τθσ Α΄ Λυκείου …

Στο ςχολικό εργαςτιριο των Φυςικών Επιςτθμών …

Θα καταςκευάςουμε μια πειραματικι διάταξθ, για να πάρουμε μερικζσ ενδεικτικζσ μετριςεισ, ώςτε να μπορζςουμε να υπολογίςουμε τον ςυντελεςτι τθσ τριβισ ολίςκθςθσ μ, αλλά και τθν τριβι ολίςκθςθσ Τ. Θα χρθςιμοποιιςουμε διάφορα ςώματα, δοκιμάηοντασ τθν επίδραςθ τθσ μάηασ, ςτον ςυντελεςτι τριβισ μ και ςτθν ίδια τθν τριβι ολίςκθςθσ Τ …

Θα χρθςιμοποιιςουμεμια ξφλινθ ράμπα και βαράκια …

… κακώσ και ζνα μοιρογνωμόνιο, κατάλλθλα ςτερεωμζνο …

… μια καταςκευι από ράβδουσ και μεταλλικζσ μπάρεσ,για να εξαςφαλίςουμε τθν μετακίνθςθ, και τθσ ράμπασ και του μοιρογνωμονίου, ζτςι ώςτε να μποροφν να λθφκοφν μετριςεισ ςε διάφορεσ κζςεισ …

Με αυτό τον τρόπο τοποκετοφμε το μοιρογνωμόνιο πάντα ςτθν «αρχι» τθσ γωνίασ, που ςχθματίηει θ ράμπα με τθν ράβδο ςτιριξισ τθσ και το τραπζηι του εργαςτθρίου …

φ

Μετακίνθςθ μοιρογνωμονίου – ράμπασ …

Θα χρθςιμοποιιςουμε ακόμα και δφο ηυγαριζσ …

Ξεκινάμε με ςώματα με ίδιεσ μάηεσ περίπου, αλλά από διαφορετικό υλικό …

FeCu Pb

51 g 50 g 49 g

Fe

CuPb

49 g50 g

51 g

Πρώτα βάηουμε ςτθ ράμπα τθν μάηα του Fe …

Γωνία φ 30 μοίρεσ

ημ φ 0,5

εφ φ 0,577

Μάζα m 0,051 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10 m / s2

ΒάροσB = m . g 0,51 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσ μ = εφ φ 0,577

Τριβθ Τ = m . g . ημφ 0,255 Ν

… και φςτερα βάηουμε τθν μάηα του Cu …

Γωνία φ 32 μοίρεσ

ημ φ 0,53

εφ φ 0,625

Μάζα m 0,05 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10 m / s2

ΒάροσB = m . g 0,5 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσ μ = εφ φ 0,625

Τριβθ Τ = m . g . ημφ 0,265 Ν

… και, τζλοσ, βάηουμε τθν μάηα του Pb …

Γωνία φ 30 μοίρεσ

ημ φ 0,5

εφ φ 0,577

Μάζα m 0,049 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10 m / s2

ΒάροσB = m . g 0,49 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσ μ = εφ φ 0,577Τριβθ

Τ = m . g . ημφ 0,245 Ν

Τριβθ 0,255 Ν Μάζα 0,051 Kg

Τριβθ 0,265 Ν Μάζα 0,05 Kg

Τριβθ 0,245 Ν Μάζα 0,049 Kg

0.2550.051 0.265

0.05

0.2450.049

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3

Μά

ζα ς

ε K

g

Τριβθ ςε N

Σχέςη μάζασ m και τριβθσ ολίςιηςησ Τ

Series1

Linear (Series1)

Θα δοκιμάςουμε, τώρα, με ςώματα με τθν ίδια επιφάνεια επαφισ S,αλλά από διαφορετικό υλικό …

Zn CuAl Ξφλο Sn

6 g0,4 g 7g10 g3 g

Ξφλο

0,4 g

Al

3 g

10 g

Sn

7g

Cu

6 g

Sn

Ξεκινάμε με τθν μάηα του ξφλου …

Γωνία φ 40 μοίρεσ

ημ φ 0,643

εφ φ 0,839

Μάζα m 0,0004 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10 m / s2

ΒάροσB = m . g 0,004 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσ μ = εφ φ 0,839Τριβθ

Τ = m . g . ημφ 0,002572 Ν

… φςτερα βάηουμε τθν μάηα του Al …

Γωνία φ 33 μοίρεσ

ημ φ 0,545

εφ φ 0,649

Μάζα m 0,003 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10 m / s2

ΒάροσB = m . g 0,03 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσ μ = εφ φ 0,649Τριβθ

Τ = m . g . ημφ 0,01635 Ν

Συνεχίηουμε με τθν μάηα του Cu…

Γωνία φ 35μοίρε

σ

ημ φ 0,574

εφ φ 0,7

Μάζα m 0,007 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10

m / s2

ΒάροσB = m . g 0,07 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσ μ = εφ φ 0,7

Τριβθ Τ = m . g . ημφ 0,04018 Ν

Συνεχίηουμε με τθν μάηα του Zn …

Γωνία φ 32 μοίρεσ

ημ φ 0,53

εφ φ 0,625

Μάζα m 0,006 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10 m / s2

ΒάροσB = m . g 0,06 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσ μ = εφ φ 0,625

Τριβθ Τ = m . g . ημφ 0,0318 Ν

Τζλοσ, βάηουμε και τθν μάηα του Sn …

Γωνία φ 32 μοίρεσ

ημ φ 0,53

εφ φ 0,625

Μάζα m 0,01 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10 m / s2

ΒάροσB = m . g 0,1 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσ μ = εφ φ 0,625Τριβθ

Τ = m . g . ημφ 0,053 Ν

0.0025720.0004

0.016350.003

0.03180.006

0.040180.007

0.0530.01

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Μά

ζα ς

ε K

g

Τριβθ ςε N

Μάζα m και Τριβθ Τ

Series1

Series2

Linear (Series1)

Linear (Series2)

Στθν τελευταία φάςθ του πειράματοσ, κα δοκιμάςουμε με ςώματα με διαφορετικι επιφάνεια επαφισ, και διαφορετικι μάηα …

… και ςώματα με διαφορετικι επιφάνεια επαφισ και ίδια μάηα …

14 g

14 g

4 g13 g

14 g

14 g

Τα δφο κομμάτια ξφλου, ζχουν διαφορετικι επιφάνεια επαφισ αλλά τθν ίδια, περίπου, μάηα …

Βάηουμε πρώτα το κομμάτι του ξφλου,με τθν πιο μεγάλθ επιφάνεια …

Γωνία φ 32 μοίρεσ

ημ φ 0,53

εφ φ 0,625

Μάζα m 0,014 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10 m / s2

ΒάροσB = m . g 0,14 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσμ = εφ φ 0,625Τριβθ

Τ = m . g . ημφ 0,0742 Ν

… και, ςτθ ςυνζχεια, βάηουμε το κομμάτι του ξφλου,με τθν πιο μικρι επιφάνεια …

Γωνία φ 45 μοίρεσ

ημ φ 0,707

εφ φ 1

Μάζα m 0,014 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10 m / s2

ΒάροσB = m . g 0,14 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσ μ = εφ φ 1

Τριβθ Τ = m . g . ημφ 0,09898 Ν

Θα δοκιμάςουμε και με τα δφο αυτά κομμάτια ξφλο,που ζχουν και διαφορετικι επιφάνεια επαφισ, και διαφορετικι μάηα …

13 g

4 g

Βάηουμε ςτθ ράμπα το ςτρογγυλό κομμάτι του ξφλου,με τθν μεγαλφτερθ μάηα …

Γωνία φ 50 μοίρεσ

ημ φ 0,766

εφ φ 1,192

Μάζα m 0,013 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10 m / s2

ΒάροσB = m . g 0,13 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσμ = εφ φ 1,192Τριβθ

Τ = m . g . ημφ 0,09958 Ν

… και, τζλοσ, βάηουμε ςτθ ράμπα το ςτρογγυλό κομμάτι του ξφλου,αυτό με τθν μικρότερθ μάηα …

Γωνία φ 40 μοίρεσ

ημ φ 0,643

εφ φ 0,839

Μάζα m 0,004 Kg

Επιτάχυνςη τησ βαρφτητασ g 10 m / s2

ΒάροσB = m . g 0,04 Ν

Συντελεςτθσ τριβθσ μ = εφ φ 0,839

Τριβθ Τ = m . g . ημφ 0,02572 Ν

Τριβθ Τ ( ςε Newton )

Μάζα m( ςε Kg )

0,02572 0,004

0,09958 0,013

0,0742 0,014

0,09898 0,014

… ενώ εδώ θ επιφάνεια επαφισ μικραίνει, με τθν ίδια όμωσ μάηα,αλλά θ τριβι ολίςκθςθσ μεγαλώνει …

Εδώ θ επιφάνεια επαφισ μεγαλώνει,όπωσ και θ μάηα,και θ τριβι ολίςκθςθσ επίςθσ μεγαλώνει …

Τζλοσ πειράματοσ …