Kinetické trenie: definícia, koeficient, vzorec (s príkladmi)

Väčšina objektov nie je skutočne taká hladká, ako si myslíte. Na mikroskopickej úrovni sú dokonca aj zjavne hladké povrchy skutočne krajinou malých kopcov a dolín, príliš malých skutočne vidieť, ale urobiť obrovský rozdiel, pokiaľ ide o výpočet relatívneho pohybu medzi dvoma kontaktmi povrchy.

Tieto drobné nedokonalosti povrchov sa vzájomne blokujú a spôsobujú vznik trecej sily, ktorá na ne pôsobí v opačnom smere k akémukoľvek pohybu a musí sa vypočítať na určenie čistej sily na predmet.

Existuje niekoľko rôznych druhov trenia, alekinetické trenieje inak známy akoklzné trenie, zatiaľ čostatické trenieovplyvňuje objektpredtýmzačne sa hýbať avalivé treniesa konkrétne týka valivých predmetov, ako sú kolesá.

Dozviete sa, čo znamená kinetické trenie, ako nájsť vhodný koeficient trenia a ako vypočítajte, že vám povie všetko, čo potrebujete vedieť o riešení fyzikálnych problémov týkajúcich sa sily trenie.

Najpriamejšia definícia kinetického trenia je: odpor voči pohybu spôsobený kontaktom medzi povrchom a objektom pohybujúcim sa proti nemu. Sila kinetického trenia pôsobí na

Sila kinetickej fikcie sa vzťahuje iba na objekt, ktorý sa pohybuje (teda „kinetický“) a je inak známy ako klzné trenie. To je sila, ktorá bráni kĺzavému pohybu (tlačenie krabice cez palubovky), a existujú určité špecifikákoeficienty treniapre toto a ďalšie typy trenia (napríklad valivé trenie).

Ďalším hlavným typom trenia medzi pevnými látkami je statické trenie, a to je odpor proti pohybu spôsobený trením medzistálepredmet a povrch. Thekoeficient statického treniaje všeobecne väčší ako koeficient kinetického trenia, čo naznačuje, že sila trenia je slabšia pre objekty, ktoré sú už v pohybe.

Trecia sila je najlepšie definovaná pomocou rovnice. Sila trenia závisí od koeficientu trenia pre uvažovaný typ trenia a veľkosti normálovej sily, ktorou povrch pôsobí na predmet. Pre klzné trenie je trecia sila daná vzťahom:

KdeF​_k je sila kinetického trenia,μ​_k je koeficient klzného trenia (alebo kinetického trenia) aF​_n je normálová sila rovná sa hmotnosti objektu, ak sa problém týka vodorovného povrchu a nepôsobia žiadne ďalšie vertikálne sily (t. j.​F​_n = ​mg​, kdemje hmotnosť objektu agje gravitačné zrýchlenie). Pretože trenie je sila, jednotkou trecej sily je newton (N). Koeficient kinetického trenia je bez jednotky.

Rovnica pre statické trenie je v zásade rovnaká, ibaže koeficient kĺzavého trenia je nahradený koeficientom statického trenia (μ​_s). Toto sa skutočne najlepšie považuje za maximálnu hodnotu, pretože sa zvyšuje až do určitého bodu, a potom, ak na objekt použijete väčšiu silu, začne sa pohybovať:

Spracovanie kinetickej trecej sily je priame na vodorovnom povrchu, ale o niečo ťažšie na šikmom povrchu. Napríklad vezmite sklenený blok s hmotnosťoum= 2 kg, pretlačené cez vodorovný sklenený povrch,𝜇​_k = 0,4. Kinetickú treciu silu môžete ľahko vypočítať pomocou vzťahuF​_n = ​mga všímajúc si tog= 9,81 m / s²:

Teraz si predstavte rovnakú situáciu, ibaže povrch je sklonený o 20 stupňov k vodorovnej rovine. Normálna sila závisí od zložkyváhaobjektu smerovaného kolmo na povrch, ktorý je danýmgcos (θ), kdeθje uhol sklonu. Poznač si tomghriech (θ) vám povie gravitačná sila, ktorá ju stiahne po svahu.

Ak je blok v pohybe, dáva to:

Koeficient statického trenia môžete vypočítať aj jednoduchým experimentom. Predstavte si, že sa snažíte začať tlačiť alebo ťahať 5-kilogramový blok dreva po betóne. Ak zaznamenáte použitú silu v presnom okamihu, keď sa krabica začne hýbať, môžete znova usporiadať rovnicu statického trenia, aby ste našli vhodný koeficient trenia pre drevo a kameň. Ak na presunutie bloku trvá sila 30 N, potom maximum preF​_s = 30 N, takže:

Znova zariaďuje:

Takže koeficient je okolo 0,61.