قياس معامل الاحتكاك الحركي على المستوى المائل

ماذا تعرض

يتأثر الجسم المنزلق على مستوى مائل خشن بوزنه وبرد الفعل العمودي وبالاحتكاك الحركي. وبتطبيق قانون نيوتن الثاني على امتداد المنحدر نحصل على a = g(sinα − μcosα)، لذا يكفي قياس التسارع لحساب معامل الاحتكاك الحركي. ولأن الجسم يبدأ من السكون عند البوابة الضوئية الأولى، فإن الزمن t الذي يستغرقه للوصول إلى البوابة الثانية، على بعد L منها، يعطي a = 2L/t². وإذا كانت الزاوية صغيرة جدًا فلا يتحرك الجسم أبدًا، إذ يمسكه الاحتكاك السكوني حتى تتجاوز tanα معامل الاحتكاك السكوني.

طريقة الاستخدام

اختر «زوج المواد» واضبط الزاوية بسحب المقبض عند طرف اللوح أو من «زاوية الميل الابتدائية». اضغط «إفلات» واقرأ المؤقت الرقمي، ثم اضغط «إفلات مجددًا» لعدة محاولات وعند زوايا أخرى؛ تُضاف كل محاولة إلى الجدول مع a و μ. فعّل «إبطاء ×¼» لمشاهدة انطلاق البوابتين. ألغِ تفعيل «إظهار معامل الاحتكاك الحقيقي للمقارنة» كي يلتزم الطلاب بقيمتهم المتوسطة قبل كشفها.

المعاملات القابلة للتغيير

• زوج المواد خشب – خشب (μ ≈ 0.30), بلاستيك – خشب (μ ≈ 0.20), مطاط – خشب (μ ≈ 0.45), فولاذ – فولاذ مزيّت (μ ≈ 0.12)
• زاوية الميل الابتدائية 5–60 °
• المسافة بين البوابتين الضوئيتين 0.5–1.5 m
• إظهار معامل الاحتكاك الحقيقي للمقارنة

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا ينبغي تكرار القياس عدة مرات واستخدام القيمة المتوسطة لـ μ؟
2. عند تغيير الزاوية α يتغير t و a؛ فهل تتغير قيمة μ المحسوبة أيضًا، ولماذا؟
3. عند أي زاوية تقريبًا يبدأ الجسم في الانزلاق، وما علاقة هذه الزاوية بمعامل الاحتكاك؟