Libisev hõõrdumine, mida sagedamini nimetatakse kineetiliseks hõõrdumiseks, on jõud, mis on vastu kahe teineteisest mööda liikuva pinna libisevale liikumisele. Seevastu staatiline hõõrdumine on teatud tüüpi hõõrdejõud kahe pinna vahel, mis suruvad üksteise vastu, kuid ei libise üksteise suhtes. (Kujutage ette, et lükkate tooli, enne kui see üle põranda libisema hakkab. Enne libisemise algust rakendatavale jõule vastandub staatiline hõõrdumine.)
Libisev hõõrdumine hõlmab tavaliselt vähem takistust kui staatiline hõõrdumine, mistõttu peate objekti libisemise alustamiseks sageli tugevamalt suruma, kui hoidma selle libisemist. Hõõrdejõu suurus on otseselt proportsionaalne normaaljõu suurusega. Tuletame meelde, et tavaline jõud on pinnaga risti olev jõud, mis neutraliseerib kõik muud selles suunas rakendatavad jõud.
Proportsionaalsuse konstant on ühikuta suurus, mida nimetatakse hõõrdeteguriks ja see varieerub sõltuvalt kokkupuutuvatest pindadest. (Selle koefitsiendi väärtusi otsitakse tavaliselt tabelitest.) Hõõrdetegurit esindab tavaliselt kreeka täht
F_f = \ mu_kF_N
KusFNon normaaljõu suurus, ühikud on njuutonites (N) ja selle jõu suund on liikumissuunaga vastupidine.
Rulliva hõõrde määratlus
Veeretakistust nimetatakse mõnikord veeremishõõrdumiseks, ehkki see pole just hõõrdejõud, sest see ei tulene sellest, et kaks kokkupuutuvat pinda üritavad üksteist vastu suruda. See on takistusjõud, mis tuleneb veereva objekti ja pinna deformatsioonidest tingitud energiakadudest.
Nii nagu hõõrdejõudude puhul, on ka veeretakistusjõu suurus otseselt proportsionaalne normaaljõu suurusjärgus proportsionaalsuse konstandiga, mis sõltub sisselülitatud pindadest kontakt. Kuigiμrkasutatakse mõnikord koefitsiendi jaoks, seda on sagedamini nähaCrr, muutes veeretakistuse suuruse võrrandi järgmiseks:
F_r = C_ {rr} F_N
See jõud toimib vastupidiselt liikumissuunale.
Näited libisevast hõõrdumisest ja veeretakistusest
Vaatleme tavalises füüsika klassiruumis leiduvat dünaamikavankrit hõlmavat hõõrdenäidet ja võrdleme kiirendus, millega see sõidab alla 20 kraadi kallutatud metallraja kolme erineva jaoks stsenaariumid:
1. stsenaarium:Vankrile ei mõju hõõrdumis- ega takistusjõud, kui see veereb vabalt, ilma rajalt alla libisemata.
Kõigepealt joonistame vaba keha skeemi. Raskusjõud, mis osutab otse alla, ja normaalne jõud, mis on suunatud risti pinnaga, on ainsad toimivad jõud.
Netojõu võrrandid on:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
Kohe saame lahendada esimese kiirenduse võrrandi ja sisestada vastuse saamiseks väärtused:
F_g \ sin {\ theta} = ma \\ \ tähendab mg \ sin (\ theta) = ma \\ \ tähendab a = g \ sin (\ theta) = 9,8 \ sin (20) = \ boxed {3.35 \ text { m / s} ^ 2}
2. stsenaarium:Veeretakistus mõjutab käru, kui see veereb vabalt, ilma rajalt alla libisemata.
Eeldame siin veeretakistuse koefitsienti 0,0065, mis põhineb näites a paber USA mereakadeemiast.
Nüüd sisaldab meie vaba keha skeem veeretakistust, mis toimib raja peal. Meie netojõu võrrandid muutuvad:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} -F_r = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
Teisest võrrandist saame lahendadaFN, ühendage tulemus esimese võrrandi hõõrdeväljendiga ja lahendagea:
F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0 \ tähendab F_N = F_g \ cos (\ theta) \\ F_g \ sin (\ theta) -C_ {rr} F_N = F_g \ sin (\ theta) -C_ {rr} F_g \ cos (\ theta) = ma \\ \ tähendab \ tühista mg \ sin (\ teeta) -C_ {rr} \ tühista mg \ cos (\ teeta) = \ tühista ma \\ \ tähendab a = g (\ sin (\ teeta) -C_ {rr} \ cos (\ teeta) ) = 9,8 (\ sin (20) -0,0065 \ cos (20)) \\ = \ kastitud {3,29 \ text {m / s} ^ 2}
3. stsenaarium:Käru rattad on lukustatud ja libiseb kineetilise hõõrdumise takistuseks mööda rada.
Siin kasutame kineetilise hõõrdeteguri 0,2, mis jääb metallile plastile tavaliselt loetletud väärtuste vahemiku keskele.
Meie vaba keha skeem näeb välja väga sarnane veeretakistuse juhtumiga, välja arvatud see, et see on libisev hõõrdejõud, mis toimib ülespoole kaldteed. Meie netojõu võrrandid muutuvad:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} -F_k = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
Ja jälle lahendameasarnasel viisil:
F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0 \ tähendab F_N = F_g \ cos (\ theta) \\ F_g \ sin (\ theta) - \ mu_kF_N = F_g \ sin (\ theta) - \ mu_kF_g \ cos (\ teeta ) = ma \\ \ tähendab \ tühista mg \ sin (\ teeta) - \ mu_k \ tühista mg \ cos (\ teeta) = \ tühista ma \\ \ tähendab a = g (\ sin (\ teeta) - \ mu_k \ cos (\ teeta)) = 9,8 ( \ sin (20) -0,2 \ cos (20)) \\ = \ lahtrisse {1.51 \ text {m / s} ^ 2}
Pange tähele, et veeretakistusega kiirendus on hõõrdeta korpusele väga lähedal, samal ajal kui libiseva hõõrdumise juhtum on oluliselt erinev. Seetõttu on veeretakistus enamikus olukordades unarusse jäetud ja miks ratas oli geniaalne leiutis!