Friksjon er en kraft som motarbeider bevegelse. Fysikere skiller mellom statisk friksjon, som virker for å holde kroppen i ro, og kinetisk friksjon, som virker for å bremse bevegelsen når den begynner å bevege seg. Kraften som utøves av statisk friksjon (Fs) er proporsjonal med den vinkelrette kraften som utøves av et legeme mot overflaten det beveger seg langs, som kalles normal kraft (FN). Proportionalitetsfaktoren kalles koeffisienten for statisk brøk, som vanligvis betegnes med den greske bokstaven mu med et underskrifts (µs). Den matematiske relasjonen er:
F_s = \ mu_s F_N
Denne koeffisienten avhenger av egenskapene til de to flatene som er i kontakt med hverandre. Den har blitt tabellert for en rekke forskjellige materialer. Hvis du ikke finnerµs for materialene du bruker, kan du bestemme det med et enkelt eksperiment.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
TL; DR (for lang; Leste ikke)
For å finne den minste koeffisienten for statisk friksjon mellom to materialer, konstruer du et skråplan fra et av materialene og plasser et legeme laget av det andre materialet på det. Øk hellingsvinkelen til kroppen begynner å gli. Vinklingens tangens er friksjonskoeffisienten.
Bruk en skråplan
En enkel måte å bestemmeµser å plassere det aktuelle objektet på et skrått plan laget av samme materiale som overflaten du studerer. Øk skråvinkelen gradvis til objektet begynner å gli. Registrer den vinkelen. Du kan umiddelbart finneµsfordi den er lik vinkelen. Her er hvorfor:
Når du hever stigningen, virker tyngdekraften på en massemassemhar en horisontal og en vertikal komponent. Ved å anvende Newtons lov på hver av disse like før kroppen begynner å bevege seg, finner du den horisontale komponenten (som virker ix-retning) å væreFx = max. Det samme gjelder iyretning:Fy = may.
Akselerasjonen ix-retning,max, er lik tyngdekraften, som er masse ganger akselerasjon på grunn av tyngdekraften (g) ganger vinkelen sinus (ø) dannet ved hellingspunktet. Siden kroppen ikke beveger seg, er dette lik den motsatte kraften til statisk friksjon, og du kan skrive:
1. mg \ sin {\ theta} = F_s
Dey-retningskomponent av kraft,may, er lik cosinus for vinkelen ganger massen ganger akselerasjonen på grunn av tyngdekraften, og dette må være lik den normale kraften, siden kroppen ikke beveger seg,
2. F_N = mg \ cos {\ theta}
Husk atFs = µsFN. Erstatning forFsi ligning (1):
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s F_N
og bruk likheten til ligning (2) for å erstatteFN:
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s mg \ cos {\ theta}
Begrepet "mg"kansellerer fra begge sider:
\ mu_s = \ frac {\ sin {\ theta}} {\ cos {\ theta}} = \ tan {\ theta}