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摩擦は運動に対抗する力です。物理学者は、体を静止状態に保つように作用する静的摩擦と、動き始めると運動を減速させるように作用する動摩擦とを区別します。静止摩擦によって加えられる力(Fs)は、法線力と呼ばれる、その移動に沿って表面に対して体が及ぼす垂直力に比例します(FN)。比例係数は、静的分数の係数と呼ばれ、通常、ギリシャ文字のmuと下付き文字で表されます。 s (µs)。数学的な関係は次のとおりです。
Fs = µs × FN
この係数は、互いに接触している2つの表面の特性に依存します。これは、さまざまな材料について表にまとめられています。見つからない場合 µs 使用している材料については、簡単な実験で決定できます。
TL; DR(長すぎる;読まなかった)
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2つの材料間の静摩擦の最小係数を見つけるには、材料の1つから傾斜面を作成し、その上に他の材料で作られたボディを配置します。体がスライドし始めるまで、傾斜の角度を大きくします。角度の接線は摩擦係数です。
傾斜面を使用する
決定する簡単な方法 µs 問題のオブジェクトを、学習する表面と同じ材料で作られた傾斜面に配置することです。オブジェクトがスライドし始めるまで、傾斜の角度を徐々に大きくします。その角度を記録します。すぐに見つけることができます µs 角度のタンジェントに等しいからです。理由は次のとおりです。
傾斜を上げると、質量体に作用する重力 m 水平成分と垂直成分があります。身体が動き始める直前にこれらのそれぞれにニュートンの法則を適用すると、水平成分( バツ-方向) Fバツ = まバツ。同じことは y 方向: Fy = まy.
の加速 バツ-方向、 まバツ、重力の力に等しいg)角度のサインの倍(ø)斜面の支点で形成された。ボディは動いていないので、これは静的摩擦の反対の力に等しく、次のように書くことができます。
(1) mg ×sin(ø) = Fs
の y-力の方向成分、 まyは、角度の余弦に質量に重力による加速度を掛けたものに等しく、これは体が動いていないため、垂直力に等しくなければなりません。
(2) FN = mg ×cos(ø)
覚えておいて Fs = µsFN。代わりに Fs 式(1)で:
mg ×sin(ø) = µsFN
等式(2)を使用して、 FN:
mg ×sin(ø) = µs × mg× cos(ø)
用語 "mg両側からキャンセル:
µs = sin(ø)/ cos(ø)= tan(ø)