Indhold
Friktion er en kraft, der er imod bevægelse. Fysikere skelner mellem statisk friktion, der fungerer for at holde en krop i ro, og kinetisk friktion, der virker for at bremse dens bevægelse, når den begynder at bevæge sig. Kraften, der udøves af statisk friktion (Fs) er proportional med den vinkelrette kraft, der udøves af et legeme mod den overflade, langs hvilken dens bevægelse, som kaldes normal kraft (FN). Proportionalitetsfaktoren kaldes statisk fraktionskoefficient, der normalt betegnes med det græske bogstav mu med et subscript s (µs). Den matematiske relation er:
Fs = µs × FN
Denne koefficient afhænger af egenskaberne for de to overflader, der er i kontakt med hinanden. Det er opstillet i tabel for et antal forskellige materialer. Hvis du ikke kan finde µs for de materialer, du bruger, kan du bestemme det med et simpelt eksperiment.
TL; DR (for lang; læste ikke)
TL; DR (for lang; læste ikke)
For at finde den minimale statiske friktionskoefficient mellem to materialer skal du konstruere et skråplan fra det ene af materialerne og placere et legeme, der er fremstillet af det andet materiale på det. Øg hældningsvinklen, indtil kroppen begynder at glide. Vinklen til vinklen er friktionskoefficienten.
Brug et skråt plan
En enkel måde at bestemme µs er at placere det pågældende objekt på et skråt plan lavet af det samme materiale som den overflade, du studerer. Forøg gradvist hældningsvinklen, indtil objektet begynder at glide. Registrer den vinkel. Du kan straks finde µs fordi det er lig med tangenten af vinklen. Heres hvorfor:
Når du hæver hældningen, tyngdekraften virker på en masse af kroppen m har en vandret og en lodret komponent. Anvendelse af Newtons-lov på hver af disse lige før kroppen begynder at bevæge sig, finder du den vandrette komponent (som fungerer i x-retning) at være Fx = max. Det samme er tilfældet i EU y retning: Fy = may.
Accelerationen i x-retning, max, er lig med tyngdekraften, som er massetidens acceleration på grund af tyngdekraften (g) gange sinens vinkel (ø) dannet ved helningen på skråningen. Da kroppen ikke bevæger sig, er dette lig med den modsatte kraft af statisk friktion, og du kan skrive:
(1) mg × synd (ø) = Fs
Det y-styringskomponent af kraft, may, er lig med kosinus i vinklen gange massen gange accelerationen på grund af tyngdekraften, og dette skal svare til den normale kraft, da kroppen ikke bevæger sig,
(2) FN = mg × cos (ø)
Huske på, at Fs = µsFN. Erstatter for Fs i ligning (1):
mg × synd (ø) = µsFN
og brug ligheden til ligning (2) til at erstatte FN:
mg × synd (ø) = µs × mg × cos (ø)
Begrebet "mg"annullerer fra begge sider:
µs = synd (ø) / cos (ø) = solbrun (ø)