Friktion er en kraft, der er imod bevægelse. Fysikere skelner mellem statisk friktion, der virker for at holde en krop i ro, og kinetisk friktion, der virker til at bremse dens bevægelse, når den begynder at bevæge sig. Kraften udøvet af statisk friktion (Fs) er proportional med den vinkelrette kraft, der udøves af et legeme mod overfladen, langs hvilken det bevæger sig, hvilket kaldes den normale kraft (FN). Proportionalitetsfaktoren kaldes koefficienten for statisk fraktion, som normalt betegnes med det græske bogstav mu med et abonnements (µs). Den matematiske relation er:
F_s = \ mu_s F_N
Denne koefficient afhænger af egenskaberne ved de to overflader, der er i kontakt med hinanden. Det er blevet opstillet i en række forskellige materialer. Hvis du ikke kan findeµs for de materialer, du bruger, kan du bestemme det med et simpelt eksperiment.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
For at finde den mindste koefficient for statisk friktion mellem to materialer skal du konstruere et skråplan ud fra et af materialerne og placere et legeme fremstillet af det andet materiale på det. Forøg hældningsvinklen, indtil kroppen begynder at glide. Vinkelens tangens er friktionskoefficienten.
Brug et skråt plan
En enkel måde at bestemmeµser 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. Optag den vinkel. Du kan straks findeµsfordi det er lig med vinkelens tangens. Her er hvorfor:
Når du hæver skråningen, virker tyngdekraften på en massekropmhar 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 virker ix-retning) at væreFx = morx. Det samme gælder iyretning:Fy = mory.
Accelerationen ix-retning,morx, er lig med tyngdekraften, hvilket er masse gange acceleration på grund af tyngdekraften (g) gange sinus for vinklen (ø) dannet ved hældningens omdrejningspunkt. Da kroppen ikke bevæger sig, er dette lig med den modsatte kraft af statisk friktion, og du kan skrive:
1. mg \ sin {\ theta} = F_s
Dety-retningskomponent af kraft,mory, er lig med cosinus for vinklen gange massen gange accelerationen på grund af tyngdekraften, og dette skal være lig med den normale kraft, da kroppen ikke bevæger sig,
2. F_N = mg \ cos {\ theta}
Huske på, atFs = µsFN. Stedfortræder forFsi ligning (1):
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s F_N
og brug ligningen til ligning (2) til erstatning forFN:
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s mg \ cos {\ theta}
Begrebet "mg"annullerer fra begge sider:
\ mu_s = \ frac {\ sin {\ theta}} {\ cos {\ theta}} = \ tan {\ theta}
