Kinetisk friksjon: definisjon, koeffisient, formel (med eksempler)

De fleste gjenstander er egentlig ikke så glatte som du tror de er. På det mikroskopiske nivået er til og med tilsynelatende glatte overflater et landskap med små åser og daler, for små å virkelig se, men å gjøre en stor forskjell når det gjelder å beregne relativ bevegelse mellom to som berører overflater.

Disse små ufullkommenhetene i overflatene griper sammen og gir friksjonskraften som virker inn motsatt retning av enhver bevegelse og må beregnes for å bestemme nettokraften på objektet.

Det er noen forskjellige typer friksjon, menkinetisk friksjoner ellers kjent somglidende friksjon, samtidig somstatisk friksjonpåvirker objektetførdet begynner å bevege seg ogrullende friksjonspesielt knyttet til rullende gjenstander som hjul.

Lære hva kinetisk friksjon betyr, hvordan finne riktig friksjonskoeffisient og hvordan beregne det forteller deg alt du trenger å vite for å takle fysikkproblemer som involverer kraften av friksjon.

Den mest enkle kinetiske friksjonsdefinisjonen er: motstanden mot bevegelse forårsaket av kontakten mellom en overflate og objektet som beveger seg mot den. Kraften til kinetisk friksjon virker på

Den kinetiske fiksjonskraften gjelder bare et objekt som beveger seg (derav "kinetisk"), og er ellers kjent som glidende friksjon. Dette er kraften som motarbeider glidebevegelse (skyver en boks over gulvbrett), og det er spesifikkefriksjonskoeffisienterfor denne og andre typer friksjon (som rullende friksjon).

Den andre hovedtypen av friksjon mellom faste stoffer er statisk friksjon, og dette er motstanden mot bevegelse forårsaket av friksjonen mellom enfortsattgjenstand og en overflate. Dekoeffisient for statisk friksjoner generelt større enn koeffisienten for kinetisk friksjon, noe som indikerer at friksjonskraften er svakere for gjenstander som allerede er i bevegelse.

Friksjonskraften defineres best ved hjelp av en ligning. Friksjonskraften avhenger av friksjonskoeffisienten for den aktuelle friksjonen og størrelsen på den normale kraften som overflaten utøver på objektet. For glidende friksjon er friksjonskraften gitt av:

HvorF​_k er kraften til kinetisk friksjon,μ​_k er koeffisienten for glidende friksjon (eller kinetisk friksjon) ogF​_n er den normale kraften, lik gjenstandens vekt hvis problemet involverer en horisontal overflate og ingen andre vertikale krefter virker (dvs.​F​_n = ​mg​, hvormer objektets masse ogger akselerasjonen på grunn av tyngdekraften). Siden friksjon er en kraft, er enheten til friksjonskraften newton (N). Koeffisienten for kinetisk friksjon er enhetløs.

Ligningen for statisk friksjon er i utgangspunktet den samme, bortsett fra at den glidende friksjonskoeffisienten erstattes av den statiske friksjonskoeffisienten (μ​_s). Dette er egentlig best tenkt som en maksimal verdi fordi den øker opp til et visst punkt, og hvis du bruker mer kraft på objektet, vil det begynne å bevege seg:

Å trene den kinetiske friksjonskraften er rett på en horisontal overflate, men litt vanskeligere på en skrå overflate. Ta for eksempel en glassblokk med en masse påm= 2 kg, skyves over en horisontal glassflate,𝜇​_k = 0,4. Du kan beregne den kinetiske friksjonskraften enkelt ved hjelp av forholdetF​_n = ​mgog bemerker detg= 9,81 m / s²:

Tenk deg den samme situasjonen, bortsett fra at overflaten er tilbøyelig til 20 grader til den horisontale. Den normale kraften er avhengig av komponenten ivektav objektet rettet vinkelrett på overflaten, som er gitt avmgcos (θ), hvorθer skråvinkelen. Noter detmgsynd (θ) forteller deg tyngdekraften som trekker den nedover skråningen.

Med blokken i bevegelse gir dette:

Du kan også beregne koeffisienten for statisk friksjon med et enkelt eksperiment. Tenk deg at du prøver å skyve eller trekke en 5 kg trekloss over betong. Hvis du registrerer den påførte kraften akkurat i det øyeblikket boksen begynner å bevege seg, kan du omorganisere den statiske friksjonsligningen for å finne riktig friksjonskoeffisient for tre og stein. Hvis det tar 30 N kraft å flytte blokken, er maksimum forF​_s = 30 N, så:

Arrangerer på nytt for å:

Så koeffisienten er rundt 0,61.