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

Skyvefriksjon, mer ofte referert til som kinetisk friksjon, er en kraft som motarbeider glidebevegelsen til to flater som beveger seg forbi hverandre. I kontrast er statisk friksjon en type friksjonskraft mellom to flater som skyver mot hverandre, men ikke glir i forhold til hverandre. (Tenk deg å skyve på en stol før den begynner å gli over gulvet. Kraften du bruker før skyvet begynner, motvirkes av statisk friksjon.)

Skyvefriksjon innebærer vanligvis mindre motstand enn statisk friksjon, og det er derfor du ofte må presse hardere for å få et objekt til å begynne å gli enn å holde det glidende. Størrelsen på friksjonskraften er direkte proporsjonal med størrelsen på den normale kraften. Husk at den normale kraften er kraften vinkelrett på overflaten som motvirker andre krefter som påføres i den retningen.

Proportionalitetskonstanten er en enhetsløs størrelse kalt friksjonskoeffisienten, og den varierer avhengig av overflatene i kontakt. (Verdiene for denne koeffisienten blir vanligvis slått opp i tabeller.) Friksjonskoeffisienten representeres vanligvis av den greske bokstaven.

HvorF_Ner størrelsen på den normale kraften, enhetene er i newton (N) og retningen til denne kraften er motsatt bevegelsesretningen.

Rullemotstand blir noen ganger referert til som rullende friksjon, selv om det ikke akkurat er en friksjonskraft fordi det ikke er et resultat av at to flater i kontakt prøver å presse mot hverandre. Det er en motstandskraft som skyldes energitap på grunn av deformasjoner av det rullende objektet og overflaten.

Akkurat som med friksjonskrefter, er størrelsen på rullemotstandskraften imidlertid direkte proporsjonal til størrelsen på den normale kraften, med en konstant proporsjonalitet som avhenger av overflatene i ta kontakt med. Samtidig somμ_rbrukes noen ganger for koeffisienten, er det mer vanlig å seC_rr, slik at ligningen for rullemotstandsstørrelsen blir følgende:

Denne kraften virker motsatt bevegelsesretningen.

La oss se på et friksjonseksempel som involverer en dynamikkvogn som finnes i et typisk fysikkklasserom og sammenligne akselerasjonen den beveger seg nedover i et metallspor som er skrått i 20 grader for tre forskjellige scenarier:

​Scenario 1:Det er ingen friksjon eller motstandskrefter som virker på vognen når den ruller fritt uten å gli nedover sporet.

Først tegner vi frikroppsdiagrammet. Tyngdekraften som peker rett ned, og den normale kraften som peker vinkelrett på overflaten er de eneste kreftene som virker.

Netto kraftligningene er:

Med en gang kan vi løse den første ligningen for akselerasjon og plugge inn verdier for å få svaret:

​Scenario 2:Rullemotstand virker på vognen mens den ruller fritt uten å gli nedover sporet.

Her vil vi anta en rullemotstandskoeffisient på 0,0065, som er basert på et eksempel funnet i a papir fra US Naval Academy.

Nå inkluderer frikroppsdiagrammet rullemotstand som virker oppover sporet. Våre nettokraftligninger blir:

Fra den andre ligningen kan vi løse forF_N, koble resultatet til friksjonen i den første ligningen, og løs foren​:

​Scenario 3:Vognens hjul er låst på plass, og den glir nedover sporet, hindret av kinetisk friksjon.

Her vil vi bruke en kinetisk friksjonskoeffisient på 0,2, som er midt i verdiområdet som vanligvis er oppført for plast på metall.

Vårt kroppsdiagram ser veldig ut som rullemotstandssaken, bortsett fra at det er en glidende friksjonskraft som virker oppover rampen. Våre nettokraftligninger blir:

Og igjen løser vi forenpå en lignende måte:

Vær oppmerksom på at akselerasjonen med rullemotstand er veldig nær den friksjonsfrie saken, mens den glidende friksjonshuset er vesentlig forskjellig. Dette er grunnen til at rullemotstanden blir neglisjert i de fleste situasjoner, og hvorfor hjulet var en strålende oppfinnelse!