A felületek súrlódó erőt fejtenek ki, amely ellenáll a csúszó mozgásoknak, és ennek az erőnek a méretét számos fizikai probléma részeként kell kiszámítania. A súrlódás mértéke elsősorban a „normál erőtől” függ, amelyet a felületek kifejtenek a rajtuk ülő tárgyakon, valamint az Ön által figyelembe vett konkrét felület jellemzőitől. A legtöbb célra használhatja a következő képletet:
a súrlódás kiszámításáhozNa „normális” erő és a „μ”, Amely magában foglalja a felület jellemzőit.
A súrlódás két felület közötti erőt írja le, amikor megpróbálja egymáson mozogni. Az erő ellenáll a mozgásnak, és a legtöbb esetben az erő a mozgással ellentétes irányban hat. Molekuláris szinten, amikor két felületet nyom össze, kisebb hibák vannak mindegyikben a felület összekapcsolódhat, és vonzó erők lehetnek egy anyag molekulái és a másik. Ezek a tényezők megnehezítik egymás elmozdulását. A súrlódási erő kiszámításakor azonban nem ezen a szinten dolgozik. A mindennapi helyzetekben a fizikusok ezeket a tényezőket az „együtthatóba” csoportosítjákμ.
A „normál” erő azt az erőt írja le, amelyet az objektum azon a felületen fejt ki (vagy rá van nyomva), amelyet az objektumon fejt ki. Egy sík felületen álló álló tárgy esetében az erőnek pontosan szemben kell állnia a gravitáció miatti erővel, különben a tárgy elmozdulna Newton mozgástörvényei szerint. A „normális” erő (N) az ezt végrehajtó erő neve.
Mindig merőlegesen hat a felszínre. Ez azt jelenti, hogy egy ferde felületen a normál erő továbbra is közvetlenül a felszíntől mutat, míg a gravitációs erő közvetlenül lefelé mutat.
A normál erő a legtöbb esetben egyszerűen leírható:
N = mg
Itt,ma tárgy tömegét jelenti, ésga gravitáció miatti gyorsulást jelenti, amely másodpercenként 9,8 méter másodpercenként (m / s2), vagy nettó / kilogramm (N / kg). Ez egyszerűen megfelel az objektum „súlyának”.
Dőlt felületeknél a normál erő ereje annál kisebb lesz, minél nagyobb a felület dőlése, így a képlet:
N = mg \ cos {\ theta}
Val velθarra a szögre állva, amelyre a felület hajlik.
Egyszerű számítási példaként vegyen figyelembe egy sík felületet, amelyen egy 2 kg-os fatömb ül. A normál erő közvetlenül felfelé mutat (a blokk súlyának alátámasztására), és Ön kiszámítja:
N = 2 \ szor 9,8 = 19,6 \ szöveg {N}
Az együttható az objektumtól és az adott szituációtól függ, amellyel dolgozik. Ha az objektum még nem mozog a felszínen, akkor a statikus súrlódási együtthatót használjaμstatikus, de ha mozog, akkor használja a csúszó súrlódási együtthatótμcsúszik.
Általában a csúszó súrlódási együttható kisebb, mint a statikus súrlódási együttható. Más szavakkal: könnyebb csúsztatni valamit, ami már csúszik, mint csúszni valamit, ami még mindig.
Az Ön által figyelembe vett anyagok szintén befolyásolják az együtthatót. Például, ha a korábbi fatömb téglafelületen volt, az együttható 0,6 lenne, de tiszta fa esetében 0,25 és 0.5. A jégen jégre a statikus együttható 0,1. A csúszó együttható ismét ezt még jobban csökkenti: 0,03 jégen jégre és 0,2 fára faipari. Keresse meg ezeket a felületén egy online táblázat segítségével (lásd: Források).
A súrlódási erő képlete a következő:
F = \ mu N
Például vegyünk egy 2 kg tömegű fatáblát egy fából készült asztalra, amelyet álló helyzetből tolunk. Ebben az esetben a statikus együtthatót használja aμstatikus = 0,25-0,5 fa esetén. Figyelemμstatikus = 0,5, hogy maximalizálja a súrlódás lehetséges hatását, és emlékezzen aN = 19,6 N a korábbról, az erő:
F = 0,5 \ szor 19,6 = 9,8 \ szöveg {N}
Ne feledje, hogy a súrlódás csak erőt ad a mozdulattal szembeni ellenálláshoz, tehát ha finoman elkezdi nyomni és megkapja szilárdabb, a súrlódási erő maximális értékre növekszik, amit az imént kiszámolt. A fizikusok néha írnakFmax hogy ez a pont egyértelmű legyen.
Miután a blokk mozog, akkor használjaμcsúszik = 0,2, ebben az esetben:
F_ {slide} = \ mu_ {slide} N = 0,2 \ szor 19,6 = 3,92 \ text {N}
