Friktionsfritt plan

Nyckel: N = normalkraft som är vinkelrät mot planet m = föremålets massa g = tyngdacceleration θ ( theta ) = planets höjdvinkel, mätt från horisontalplanet

Det friktionsfria planet är ett koncept från Galileo Galileis skrifter . I sin The Two New Sciences från 1638 presenterade Galileo en formel som förutspådde rörelsen hos ett föremål som rörde sig nerför ett lutande plan . Hans formel baserades på hans tidigare experiment med fritt fallande kroppar. Men hans modell baserades inte på experiment med objekt som rörde sig nerför ett lutande plan, utan från hans konceptuella modellering av krafterna som verkar på objektet. Galileo förstod mekaniken i det lutande planet som kombinationen av horisontella och vertikala vektorer ; resultatet av gravitationen som verkar på föremålet, avledd av planets lutning .

Men Galileos ekvationer överväger inte friktion och förutsäger därför inte perfekt resultatet av ett verkligt experiment . Detta beror på att viss energi alltid går förlorad när en massa applicerar en normalkraft som inte är noll på en annan. Därför bör den observerade hastigheten , accelerationen och tillryggalagd sträcka vara mindre än vad Galileo förutspår. Denna energi går förlorad i former som ljud och värme. Men från Galileos förutsägelser om ett objekt som rörde sig nedför ett lutande plan i en friktionsfri miljö, skapade han den teoretiska grunden för extremt fruktbar verklig experimentell förutsägelse.

Friktionsfria plan existerar inte i den verkliga världen. Men om de gjorde det kan man vara nästan säker på att föremål på dem skulle bete sig exakt som Galileo förutspår. Trots att de inte finns har de ett stort värde i designen av motorer, motorer, vägar och till och med bärgningsbilar, för att nämna några exempel.

Effekten av friktion på ett föremål som rör sig nedför ett lutande plan kan beräknas som

F_{\mathrm {f} }=\mu _{\mathrm {k} }F_{\mathrm {N} },

där $F_{\mathrm {f} }$ är friktionskraften som utövas av föremålet och det lutande planet på varandra, parallellt med planets yta, $F_{\mathrm { N} }$ är normalkraften som objektet och planet utövar på varandra, riktad vinkelrätt mot planet, och $\mu _{\mathrm {k} }$ är kinetisk friktionskoefficient .

Om inte det lutande planet befinner sig i ett vakuum , förloras också en (vanligtvis) liten mängd potentiell energi till luftmotstånd .

Se även

^ Galilei, Galileo (1638). Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno á due nuove scienze attinenti alla meccanica & i movimenti locali . Appresso gli Elsevirii.
^ Drake, Stillman, Galileos experimentella bekräftelse av horisontell tröghet: Opublicerade manuskript. Isis : Vol. 64, nr 3, sid. 296.
^ Settle, TB "An Experiment in the History of Science", Science , 1061 133 19–23.
^ Jenkin, Fleeming. På friktion mellan ytor vid låga hastigheter. Proceedings of the Royal Society of London, vol. 26 sid. 93–94
^ Drake, på sid. 297–99
^ Koyré, Alexandre Metafysik och mätning , s. 83–84 (1992).
^ Koyré, s. 84–86.

[1] Galilei, Galileo (1638). Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno á due nuove scienze attinenti alla meccanica & i movimenti locali . Appresso gli Elsevirii.

[2] Drake, Stillman, Galileos experimentella bekräftelse av horisontell tröghet: Opublicerade manuskript. Isis : Vol. 64, nr 3, sid. 296.

[3] Settle, TB "An Experiment in the History of Science", Science , 1061 133 19–23.

[4] Jenkin, Fleeming. På friktion mellan ytor vid låga hastigheter. Proceedings of the Royal Society of London, vol. 26 sid. 93–94

[5] Drake, på sid. 297–99

[6] Koyré, Alexandre Metafysik och mätning , s. 83–84 (1992).

[7] Koyré, s. 84–86.