Повърхностите упражняват сила на триене, която се противопоставя на плъзгащи се движения и трябва да изчислите размера на тази сила като част от много физически проблеми. Размерът на триене зависи главно от „нормалната сила“, която повърхностите упражняват върху седящите върху тях предмети, както и от характеристиките на конкретната повърхност, която обмисляте. За повечето цели можете да използвате формулата:
за изчисляване на триенето, снотстоявайки „нормалната“ сила и „μ”, Включващ характеристиките на повърхността.
Фрикцията описва силата между две повърхности, когато се опитвате да се движите една върху друга. Силата се противопоставя на движението и в повечето случаи силата действа в посока, обратна на движението. Долу на молекулярно ниво, когато притискате две повърхности заедно, незначителни несъвършенства във всяка повърхността може да се блокира и може да има сили на привличане между молекулите на един материал и другият. Тези фактори затрудняват преместването им един след друг. Все пак не работите на това ниво, когато изчислявате силата на триене. За ежедневните ситуации физиците групират всички тези фактори заедно в „коефициента“
„Нормалната“ сила описва силата, която повърхността, върху която обектът се опира (или е притиснат), упражнява върху обекта. За неподвижен обект на равна повърхност, силата трябва точно да се противопостави на силата поради гравитацията, в противен случай обектът ще се движи, според законите на Нютон за движение. „Нормалната“ сила (н) е името на силата, която прави това.
Той винаги действа перпендикулярно на повърхността. Това означава, че върху наклонена повърхност нормалната сила все пак ще сочи директно от повърхността, докато силата на гравитацията ще сочи директно надолу.
Нормалната сила може да бъде описана просто в повечето случаи чрез:
N = mg
Тук,мпредставлява масата на обекта ижозначава ускорението поради гравитацията, което е 9,8 метра в секунда в секунда (m / s2), или мрежи на килограм (N / kg). Това просто отговаря на „теглото“ на обекта.
За наклонени повърхности силата на нормалната сила намалява, колкото повече е наклонена повърхността, така че формулата става:
N = mg \ cos {\ theta}
Сθстоящ за ъгъла, към който е наклонена повърхността.
За просто примерно изчисление помислете за равна повърхност, върху която седи 2-килограмов дървен блок. Нормалната сила ще сочи директно нагоре (за да поддържа тежестта на блока) и вие ще изчислите:
N = 2 \ по 9,8 = 19,6 \ текст {N}
Коефициентът зависи от обекта и конкретната ситуация, с която работите. Ако обектът вече не се движи по повърхността, използвате коефициента на статично триенеμстатични, но ако се движи, вие използвате коефициента на триене при плъзганеμпързалка.
Обикновено коефициентът на триене при плъзгане е по-малък от коефициента на статично триене. С други думи, по-лесно е да плъзнете нещо, което вече се плъзга, отколкото да плъзнете нещо, което все още е.
Материалите, които обмисляте, също влияят на коефициента. Например, ако дървеният блок от по-рано е бил върху тухлена повърхност, коефициентът ще бъде 0,6, но за чиста дървесина може да бъде от 0,25 до 0,5. За лед върху лед, статичният коефициент е 0,1. Отново, коефициентът на плъзгане намалява това още повече, до 0,03 за лед върху лед и 0,2 за дърво върху дърво. Потърсете ги за вашата повърхност с помощта на онлайн таблица (вижте Ресурси).
Формулата за силата на триене гласи:
F = \ mu N
За пример, помислете за дървен блок с маса от 2 кг върху дървена маса, избутан от неподвижно. В този случай използвате статичния коефициент сμстатични = 0,25 до 0,5 за дърво. Вземанеμстатични = 0,5, за да се увеличи максимално потенциалният ефект от триенето и запомнянето нан = 19,6 N от по-рано, силата е:
F = 0,5 \ пъти19,6 = 9,8 \ текст {N}
Не забравяйте, че триенето осигурява само сила да се противопоставя на движението, така че ако започнете да го натискате внимателно и вземете по-твърдо, силата на триене ще се увеличи до максимална стойност, което току-що сте изчислили. Понякога физиците пишатFмакс за да стане ясно тази точка.
След като блокът се движи, вие използватеμпързалка = 0,2, в този случай:
F_ {слайд} = \ mu_ {слайд} N = 0,2 \ по 19,6 = 3,92 \ текст {N}