Kinetické tření: definice, koeficient, vzorec (s příklady)

Většina objektů není tak hladká, jak si myslíte. Na mikroskopické úrovni jsou i zdánlivě hladké povrchy ve skutečnosti krajinou malých kopců a údolí, příliš malých opravdu vidět, ale udělat obrovský rozdíl, pokud jde o výpočet relativního pohybu mezi dvěma kontakty povrchy.

Tyto drobné nedokonalosti povrchů se vzájemně prolínají a způsobují třecí sílu, která na ni působí opačný směr k jakémukoli pohybu a musí být vypočítán pro určení čisté síly na předmět.

Existuje několik různých typů tření, alekinetické třeníje jinak známý jakokluzné tření, zatímcostatické třeníovlivňuje objektpředzačne se hýbat avalivé třeníkonkrétně se týká valivých předmětů, jako jsou kola.

Naučte se, co znamená kinetické tření, jak najít vhodný koeficient tření a jak spočítejte, že vám řekne vše, co potřebujete vědět, abyste zvládli fyzikální problémy spojené se silou tření.

Nejpřímější definice kinetického tření je: odpor vůči pohybu způsobený kontaktem mezi povrchem a objektem pohybujícím se proti němu. Síla kinetického tření působí

Síla kinetické fikce se vztahuje pouze na objekt, který se pohybuje (tedy „kinetický“) a je jinak známý jako kluzné tření. To je síla, která oponuje klouzavému pohybu (tlačí krabici přes palubky), a existují určitékoeficienty třenípro toto a další typy tření (například valivé tření).

Dalším hlavním typem tření mezi pevnými látkami je statické tření, a to je odpor vůči pohybu způsobený třením meziještě pořádobjekt a povrch. Thekoeficient statického třeníje obecně větší než koeficient kinetického tření, což naznačuje, že síla tření je slabší pro objekty, které jsou již v pohybu.

Třecí síla je nejlépe definována pomocí rovnice. Síla tření závisí na koeficientu tření pro uvažovaný typ tření a velikosti normálové síly, kterou povrch působí na objekt. Pro kluzné tření je třecí síla dána vztahem:

KdeF​_k je síla kinetického tření,μ​_k je koeficient kluzného tření (nebo kinetického tření) aF​_n je normální síla, která se rovná hmotnosti objektu, pokud problém zahrnuje vodorovný povrch a nepůsobí žádné další svislé síly (tj.​F​_n = ​mg​, kdemje hmotnost objektu aGje gravitační zrychlení). Protože tření je síla, je jednotkou třecí síly newton (N). Koeficient kinetického tření je bezjednotkový.

Rovnice pro statické tření je v zásadě stejná, kromě toho, že koeficient kluzného tření je nahrazen koeficientem statického tření (μ​_s). To je opravdu nejlepší myšlenka jako maximální hodnota, protože se zvyšuje až do určitého bodu, a pak, pokud na objekt použijete větší sílu, začne se pohybovat:

Zpracování kinetické třecí síly je přímé na vodorovném povrchu, ale o něco obtížnější na šikmém povrchu. Vezměte si například skleněný blok s hmotnostím= 2 kg, tlačené přes vodorovný skleněný povrch,𝜇​_k = 0,4. Kinetickou třecí sílu můžete snadno vypočítat pomocí vztahuF​_n = ​mga všímat si tohoG= 9,81 m / s²:

Nyní si představte stejnou situaci, kromě toho, že povrch je nakloněn o 20 stupňů k vodorovné rovině. Normální síla závisí na složcehmotnostobjektu namířeného kolmo na povrch, který je dán vztahemmgcos (θ), kdeθje úhel sklonu. Všimněte si, žemghřích (θ) vám řekne gravitační sílu, která ji stáhne po svahu.

S blokem v pohybu to dává:

Můžete také vypočítat koeficient statického tření pomocí jednoduchého experimentu. Představte si, že se snažíte začít tlačit nebo táhnout 5 kg blok dřeva přes beton. Pokud zaznamenáte aplikovanou sílu v přesný okamžik, kdy se pole začne pohybovat, můžete znovu uspořádat rovnici statického tření a vyhledat vhodný koeficient tření pro dřevo a kámen. Pokud k přesunutí bloku trvá síla 30 N, pak maximum proF​_s = 30 N, takže:

Přeuspořádává:

Koeficient je tedy kolem 0,61.