סימולציה של מערכת מסה-קפיץ עם חיכוך

רקע תיאורטי ומטרת הניסוי

מטרת הניסוי:

מציאת מקדם החיכוך של משטח באמצעות התלות של מרחק העצירה בהתארכות הקפיץ.

רקע תיאורטי:

כאשר משחררים מסה המחוברת לקפיץ מתוח, האנרגיה האלסטית של הקפיץ מומרת לאנרגיה קינטית. בהמשך, האנרגיה הקינטית מתבזבזת בעבודת כוח החיכוך עד לעצירה מלאה.

על פי חוק שימור האנרגיה:

Eelastic = Wfriction

אנרגיית הקפיץ היא:

Eelastic = ½k(ΔL)²

עבודת החיכוך היא:

Wfriction = Ffriction · Δx = μmg · Δx

מכאן נקבל:

½k(ΔL)² = μmg · Δx

כלומר מרחק העצירה מקיים:

Δx = (k/2μmg) · (ΔL)²

לכן, אם נמדוד את מרחק העצירה (Δx) כתלות בהתארכות הקפיץ בריבוע (ΔL)² ונמצא את השיפוע של הגרף, נוכל לחשב את מקדם החיכוך μ.

30 N/m
0.1 ק"ג (100 גרם)
0.2
גרור את המסה הכחולה ימינה
מיקום נוכחי: 0.30 מ' מתיחת הקפיץ: 0.00 מ' אנרגיית הקפיץ: 0.00 J
מהירות: 0.00 m/s מרחק עצירה: 0.00 מ' אורך הקפיץ רפוי: 0.1 מ' | נק' שיווי משקל (x=0): 0.2 מ' | x=30: 0.3 מ'

טבלת ניסויים במטרים:

התארכות הקפיץניסוי 1ניסוי 2ניסוי 3מרחק ממוצע (מ')פעולות
מ'מ'²מרחק התחלתי (מ')מרחק סופי (מ')מרחק עצירה (מ')מרחק התחלתי (מ')מרחק סופי (מ')מרחק עצירה (מ')מרחק התחלתי (מ')מרחק סופי (מ')מרחק עצירה (מ')