A legtöbb tárgy nem igazán olyan sima, mint gondolná. Mikroszkópos szinten a látszólag sima felületek is valóban apró dombok és völgyek tája, túl kicsi valóban látni, de óriási különbségeket elérni a két érintkezés közötti relatív mozgás kiszámításakor felületek.
A felületeknek ezek az apró hiányosságai összefonódnak, s ezzel előidézik a súrlódási erőt, amely hat minden mozgással ellentétes irány, és azt ki kell számítani az objektumra ható nettó erő meghatározásához.
Van néhány különböző típusú súrlódás, dekinetikus súrlódásmás névencsúszó súrlódás, miközbenstatikus súrlódásbefolyásolja az objektumotelőttmozogni kezd ésgördülő súrlódáskifejezetten olyan gördülő tárgyakra vonatkozik, mint a kerekek.
Megtanulják, mit jelent a kinetikus súrlódás, hogyan lehet megtalálni a megfelelő súrlódási együtthatót és hogyan kiszámítja, hogy elmond mindent, amit tudnia kell a fizikai erővel járó fizikai problémák kezeléséhez súrlódás.
A kinetikus súrlódás meghatározása
A legegyszerűbb kinetikus súrlódási meghatározás: a felület és a vele szemben mozgó tárgy érintkezése által okozott ellenállás a mozgással szemben. A kinetikus súrlódás ereje arra hat
A kinetikus fikciós erő csak egy mozgó tárgyra vonatkozik (tehát „kinetikus”), más néven csúszó súrlódás. Ez az az erő, amely ellenzi a csúszó mozgást (egy doboz tolása a padlódeszkákon), és vannak olyanok issúrlódási együtthatókerre és más típusú súrlódásokra (például gördülő súrlódásra).
A szilárd anyagok közötti súrlódás másik fő típusa a statikus súrlódás, és ez a mozgásállóság, amelyet amég mindigtárgy és egy felület. Aa statikus súrlódási együtthatóáltalában nagyobb, mint a kinetikai súrlódási együttható, ami azt jelzi, hogy a súrlódási erő gyengébb a már mozgásban lévő tárgyaknál.
A kinetikus súrlódás egyenlete
A súrlódási erőt legjobban egy egyenlet segítségével lehet meghatározni. A súrlódási erő függ a vizsgált súrlódás típusának súrlódási együtthatójától és a felület által az objektumra gyakorolt normál erő nagyságától. Csúszó súrlódás esetén a súrlódási erőt a következők adják:
F_k = μ_k F_n
HolFk a kinetikus súrlódás ereje,μk a csúszó súrlódási együttható (vagy kinetikus súrlódás) ésFn a normál erő, egyenlő a tárgy súlyával, ha a probléma egy vízszintes felületet érint, és más függőleges erő nem hat (azazFn = mg, holma tárgy tömege ésga gravitáció miatti gyorsulás). Mivel a súrlódás erő, a súrlódási erő egysége a newton (N). A kinetikai súrlódási együttható egységtelen.
A statikus súrlódás egyenlete alapvetően megegyezik, azzal a különbséggel, hogy a csúszó súrlódási együtthatót a statikus súrlódási együttható (μs). Erre valóban akkor gondolunk, mint maximális értékre, mert ez egy bizonyos pontig növekszik, majd ha nagyobb erőt fejt ki az objektumra, akkor elkezd mozogni:
F_s \ leq μ_s F_n
Számítások kinetikus súrlódással
A kinetikus súrlódási erő meghatározása vízszintes felületen egyszerű, de ferde felületen kissé nehezebb. Vegyünk például egy üvegtömböt, amelynek tömegem= 2 kg, vízszintes üvegfelületen tolva,𝜇k = 0,4. A reláció segítségével könnyen kiszámíthatja a kinetikus súrlódási erőtFn = mgés megjegyezve aztg= 9,81 m / s2:
\ kezdődik {igazítva} F_k & = μ_k F_n \\ & = μ_k mg \\ & = 0,4 × 2 \; \ text {kg} × 9,81 \; \ text {m / s} ^ 2 \\ & = 7,85 \; \ text {N} \ end {igazítva}
Most képzelje el ugyanezt a helyzetet, kivéve, ha a felület 20 fokon hajlik a vízszinteshez. A normál erő a. Komponensétől függsúlya felületre merőlegesen irányított tárgynak, amelyet az ad megmgcos (θ), holθa lejtés szöge. Vegye figyelembe, hogymgbűn (θ) megmondja a gravitációs erőt, amely lehúzza a lejtőn.
A mozgásban lévő blokk ez:
\ kezdődik {igazítva} F_k & = μ_k F_n \\ & = μ_k mg \; \ cos (θ) \\ & = 0,4 × 2 \; \ text {kg} × 9,81 \; \ text {m / s} ^ 2 × \ cos (20 °) \\ & = 7,37 \; \ text {N } \ end {igazítva}
A statikus súrlódási együtthatót egy egyszerű kísérlet segítségével is kiszámíthatja. Képzelje el, hogy egy 5 kg-os fatömböt próbál betonra tolni vagy húzni. Ha az alkalmazott erőt pontosan abban a pillanatban rögzíti, amikor a doboz mozogni kezd, akkor a statikus súrlódási egyenletet átrendezheti a fa és a kő megfelelő súrlódási együtthatójának megtalálásához. Ha a blokk elmozdításához 30 N erőre van szükség, akkor aFs = 30 N, tehát:
F_s = μ_s F_n
Újraszervezi:
\ begin {aligned} μ_s & = \ frac {F_s} {F_n} \\ & = \ frac {F_s} {mg} \\ & = \ frac {30 \; \ text {N}} {5 \; \ text {kg} × 9,81 \; \ text {m / s} ^ 2} \\ & = \ frac {30 \; \ text {N}} {49.05 \; \ text {N}} \\ & = 0.61 \ end {igazítva}
Tehát az együttható 0,61 körül van.