Površine vrše silu trenja koja se opire kliznim pokretima, a veličinu te sile morate izračunati kao dio mnogih problema s fizikom. Količina trenja uglavnom ovisi o "normalnoj sili", koju površine vrše na predmete koji sjede na njima, kao i o karakteristikama određene površine koju razmatrate. U većinu svrha možete koristiti formulu:
za izračun trenja, saNstojeći za "normalnu" silu i "μ”Koji uključuje karakteristike površine.
Trenje opisuje silu između dviju površina kad se pokušate pomaknuti jedna preko druge. Sila se odupire kretanju, a u većini slučajeva sila djeluje u suprotnom smjeru od gibanja. Dolje na molekularnoj razini, kada pritisnete dvije površine, male nepravilnosti na svakoj površina se može spojiti i mogu postojati privlačne sile između molekula jednog materijala i drugi. Ovi faktori otežavaju njihovo premještanje jedno pored drugoga. Ipak ne radite na ovoj razini kada računate silu trenja. U svakodnevnim situacijama, fizičari sve ove čimbenike grupiraju u "koeficijent"μ.
"Normalna" sila opisuje silu na koju djeluje površina na koju se objekt oslanja (ili je na nju pritisnut). Za miran objekt na ravnoj površini sila se mora točno suprotstaviti sili zbog gravitacije, inače bi se objekt kretao, prema Newtonovim zakonima gibanja. "Normalna" sila (
N) je naziv za silu koja to čini.Uvijek djeluje okomito na površinu. To znači da bi na nagnutoj površini normalna sila i dalje usmjeravala izravno od površine, dok bi sila gravitacije usmjeravala izravno prema dolje.
Normalna sila se u većini slučajeva može jednostavno opisati na sljedeći način:
N = mg
Ovdje,mpredstavlja masu predmeta igoznačava ubrzanje zbog gravitacije, koje iznosi 9,8 metara u sekundi u sekundi (m / s2), ili umrežene mreže po kilogramu (N / kg). To se jednostavno podudara s "težinom" predmeta.
Za nagnute površine, snaga normalne sile smanjuje se što je površina nagnuta, pa formula postaje:
N = mg \ cos {\ theta}
Sθstojeći za kut kojem je nagnuta površina.
Za jednostavan primjer izračuna uzmite u obzir ravnu površinu na kojoj sjedi drveni blok od 2 kg. Normalna sila usmjerila bi se izravno prema gore (kako bi podržala težinu bloka), a vi biste izračunali:
N = 2 \ puta 9,8 = 19,6 \ tekst {N}
Koeficijent ovisi o objektu i specifičnoj situaciji s kojom radite. Ako se objekt već ne kreće površinom, koristite koeficijent statičkog trenjaμstatički, ali ako se kreće koristite koeficijent trenja klizanjaμklizati.
Općenito je koeficijent trenja klizanja manji od koeficijenta statičkog trenja. Drugim riječima, lakše je klizati nešto što već klizi nego klizati nešto što još uvijek klizi.
Materijali koje razmatrate također utječu na koeficijent. Na primjer, ako je drveni blok iz ranije bio na površini opeke, koeficijent bi bio 0,6, ali za čisto drvo može biti od 0,25 do 0,5. Za led na ledu statički koeficijent je 0,1. Opet, koeficijent klizanja to još više smanjuje, na 0,03 za led na ledu i 0,2 za drvo drvo. Potražite ih za vašu površinu pomoću mrežne tablice (pogledajte Resursi).
Formula za silu trenja navodi:
F = \ mu N
Na primjer, razmotrite drveni blok mase od 2 kg na drvenom stolu koji se gura iz nepokretnog stanja. U ovom slučaju koristite statički koeficijent saμstatički = 0,25 do 0,5 za drvo. Uzimanjeμstatički = 0,5 kako bi se maksimalizirao potencijalni učinak trenja i pamćenjaN = 19,6 N od ranije, sila je:
F = 0,5 \ puta19,6 = 9,8 \ tekst {N}
Imajte na umu da trenje pruža samo silu koja se oduprijeva kretanju, pa ako ga počnete lagano pritiskati i uzmite čvršće, sila trenja će se povećati do maksimalne vrijednosti, što ste upravo izračunali. Fizičari ponekad pišuFmaks kako bih pojasnio ovu poantu.
Jednom kad se blok pomakne, vi ga koristiteμklizati = 0,2, u ovom slučaju:
F_ {slajd} = \ mu_ {slajd} N = 0,2 \ puta 19,6 = 3,92 \ tekst {N}