A csúszó súrlódás, amelyet gyakrabban kinetikus súrlódásnak neveznek, olyan erő, amely ellenzi két egymás mellett haladó felület csúszó mozgását. Ezzel szemben a statikus súrlódás egyfajta súrlódási erő két felület között, amelyek egymásnak nyomódnak, de nem csúsznak egymáshoz képest. (Képzelje el, hogy megnyom egy széket, mielőtt az elkezd átsuhanni a padlón. A csúszás megkezdése előtt alkalmazott erőt statikus súrlódás állítja szembe.)
A csúszó súrlódás általában kevesebb ellenállást jelent, mint a statikus súrlódás, ezért gyakran kell erősebben nyomni, hogy egy tárgy elkezdjen csúszni, mint hogy csúsztassa. A súrlódási erő nagysága egyenesen arányos a normál erő nagyságával. Emlékezzünk vissza, hogy a normál erő az a felületre merőleges erő, amely ellensúlyozza az ebben az irányban alkalmazott egyéb erőket.
Az arányosság állandója a súrlódási együtthatónak nevezett egység nélküli mennyiség, amely az érintkezésbe kerülő felületek függvényében változik. (Ennek az együtthatónak az értékeit általában táblázatokban keresik.) A súrlódási együtthatót általában görög betű képviseli
μaláírássalkkinetikus súrlódást jelezve. A súrlódási erő képletét a következő adja:F_f = \ mu_kF_N
HolFNa normál erő nagysága, az egységek newtonokban (N) vannak, és ennek az erőnek az iránya ellentétes a mozgás irányával.
Gördülő súrlódás meghatározása
A gördülési ellenállást néha gördülési súrlódásnak nevezik, bár ez nem éppen súrlódási erő, mert nem annak az eredménye, hogy két érintkezésbe kerülő felület megpróbál egymásnak nyomulni. Ez egy ellenálló erő, amely a gördülő tárgy és a felület deformációja következtében bekövetkező energiaveszteségből származik.
Csakúgy, mint a súrlódási erőknél, a gördülési ellenállás ereje is egyenesen arányos a normál erő nagyságára, a befelületektől függő arányosság állandóval kapcsolatba lépni. Mígμrnéha használják az együttható, ez gyakoribb látniCrr, így a gördülési ellenállás nagyságának egyenlete a következő:
F_r = C_ {rr} F_N
Ez az erő a mozgás irányával ellentétesen hat.
Példák a csúszó súrlódásra és a gördülési ellenállásra
Vegyünk egy súrlódási példát, amely egy tipikus fizika tanteremben található dinamika kosarat tartalmaz, és hasonlítsuk össze az a gyorsulás, amellyel egy 20 fokon hajlított fémpályán halad lefelé három különböző forgatókönyvek:
1. forgatókönyv:Nincsenek súrlódási vagy ellenállási erők a kocsira, amikor az szabadon gördül, anélkül, hogy lecsúszna a pályán.
Először megrajzoljuk a szabad test diagramját. A gravitációs erő, amely egyenesen lefelé mutat, és a normál, a felületre merőleges erő hat.
A nettó erőegyenletek:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
Rögtön megoldhatjuk a gyorsulás első egyenletét, és bekapcsolhatjuk az értékeket, hogy megkapjuk a választ:
F_g \ sin {\ theta} = ma \\ \ mg \ sin (\ theta) = ma \\ \ magában foglalja a = g \ sin (\ theta) = 9,8 \ sin (20) = \ dobozos {3,35 \ text { m / s} ^ 2}
2. forgatókönyv:A gördülési ellenállás a kocsira hat, amikor szabadon gurul, anélkül, hogy lecsúszna a pályán.
Itt feltételezzük a gördülési ellenállás együtthatóját 0,0065, amely az a papír az amerikai haditengerészeti akadémiától.
Most a szabad test diagramunk tartalmazza a gördülési ellenállást, amely a pályán hat. Nettó erőegyenleteink a következők lesznek:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} -F_r = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
A második egyenletből megoldhatjuk aFN, csatlakoztassa az eredményt az első egyenlet súrlódási kifejezéséhez, és oldja meg aa:
F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0 \ azt jelenti, hogy 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 \\ \ azt jelenti, hogy töröl mg \ sin (\ theta) -C_ {rr} \ cancel mg \ cos (\ theta) = \ cancel ma \\ \ azt jelenti, hogy a = g (\ sin (\ theta) -C_ {rr} \ cos (\ theta) ) = 9,8 (\ sin (20) -0,0065 \ cos (20)) \\ = \ dobozos {3,29 \ text {m / s} ^ 2}
3. forgatókönyv:A kocsi kerekei a helyükre vannak reteszelve, és kinetikus súrlódás akadályozva csúszik le a pályán.
Itt a 0,2-es kinetikai súrlódási együtthatót fogjuk használni, amely a fémre a műanyagra jellemzően felsorolt értéktartomány közepén van.
A szabad test diagramunk nagyon hasonlít a gördülési ellenállás esetére, azzal a különbséggel, hogy ez egy csúszó súrlódási erő, amely a rámpán hat. Nettó erőegyenleteink a következők lesznek:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} -F_k = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
És ismét megoldjukahasonló módon:
F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0 \ azt jelenti, F_N = F_g \ cos (\ theta) \\ F_g \ sin (\ theta) - \ mu_kF_N = F_g \ sin (\ theta) - \ mu_kF_g \ cos (\ theta ) = ma \\ \ azt jelenti, hogy töröl mg \ sin (\ theta) - \ mu_k \ cancel mg \ cos (\ theta) = \ ma ma törlése azt jelenti, hogy a = g (\ sin (\ theta) - \ mu_k \ cos (\ theta)) = 9,8 ( \ sin (20) -0,2 \ cos (20)) \\ = \ dobozos {1.51 \ text {m / s} ^ 2}
Vegye figyelembe, hogy a gördülési ellenállással történő gyorsulás nagyon közel van a súrlódás nélküli tokhoz, míg a csúszó súrlódási eset jelentősen eltér. Ez az oka annak, hogy a gördülési ellenállást a legtöbb helyzetben figyelmen kívül hagyják, és miért volt a kerék ragyogó találmány!
