Kinetično trenje: opredelitev, koeficient, formula (s primeri)

Večina predmetov v resnici ni tako gladka, kot si mislite. Na mikroskopski ravni so celo na videz gladke površine res pokrajina majhnih gričev in dolin, premajhnih zares videti, a narediti veliko razliko pri izračunu relativnega gibanja med dvema stikoma površine.

Te majhne pomanjkljivosti na površinah se prepletajo in povzročajo silo trenja, ki deluje nasprotni smeri kakršnega koli gibanja in jo je treba izračunati za določitev neto sile na predmet.

Obstaja nekaj različnih vrst trenja, vendarkinetično trenjeje sicer znano kotdrsno trenje, medtemstatično trenjevpliva na predmetprejzačne se premikati intrenje kotaljenjaposebej se nanaša na kotalne predmete, kot so kolesa.

Spoznavanje, kaj pomeni kinetično trenje, kako najti ustrezen koeficient trenja in kako izračunajte, vam pove vse, kar morate vedeti za reševanje fizikalnih problemov, ki vključujejo silo trenje.

Najbolj enostavna opredelitev kinetičnega trenja je: odpornost proti gibanju, ki jo povzroči stik med površino in predmetom, ki se premika proti njej. Sila kinetičnega trenja deluje na

Kinetična fikcijska sila velja samo za predmet, ki se giblje (torej "kinetično"), sicer pa je znano kot drsno trenje. To je sila, ki nasprotuje drsenju (potiskanje škatle čez talne deske) in obstajajo posebnekoeficienti trenjaza to in druge vrste trenja (kot je kotalno trenje).

Druga glavna vrsta trenja med trdnimi snovmi je statično trenje in to je odpornost proti gibanju, ki jo povzroča trenje medše vednopredmet in površino. Thekoeficient statičnega trenjaje običajno večji od koeficienta kinetičnega trenja, kar kaže, da je sila trenja šibkejša za predmete, ki so že v gibanju.

Torno silo je najbolje določiti z uporabo enačbe. Sila trenja je odvisna od koeficienta trenja za zadevno vrsto trenja in velikosti normalne sile, ki jo površina deluje na predmet. Za drsno trenje je sila trenja podana z:

KjeF​_k je sila kinetičnega trenja,μ​_k je koeficient trenja pri drsenju (ali kinetičnega trenja) inF​_n je normalna sila, enaka teži predmeta, če težava vključuje vodoravno površino in nobena druga navpična sila ne deluje (tj.​F​_n = ​mg​, kjemje masa predmeta ingje pospešek zaradi gravitacije). Ker je trenje sila, je enota sile trenja newton (N). Koeficient kinetičnega trenja je brez enot.

Enačba statičnega trenja je v bistvu enaka, le koeficient drsnega trenja se nadomesti s koeficientom statičnega trenja (μ​_s). To je res najbolje razumeti kot največjo vrednost, ker se poveča do določene točke, nato pa, če na objekt uporabite več sile, se začne premikati:

Izdelava kinetične sile trenja je na vodoravni površini enostavna, na nagnjeni površini pa nekoliko težja. Na primer, vzemite stekleni blok z masom= 2 kg, potisnjeno čez vodoravno stekleno površino,𝜇​_k = 0,4. Kinetično silo trenja lahko enostavno izračunate z uporabo relacijeF​_n = ​mgin ugotavlja, dag= 9,81 m / s²:

Zdaj si predstavljamo isto situacijo, le da je površina nagnjena za 20 stopinj proti vodoravni. Normalna sila je odvisna od sestavnega delautežpredmeta, usmerjenega pravokotno na površino, ki je podano zmgcos (θ), kjeθje kot naklona. Upoštevajte tomggreh (θ) vam pove sila teže, ki jo potegne navzdol po naklonu.

Ko je blok v gibanju, to daje:

Koeficient statičnega trenja lahko izračunate tudi s preprostim eksperimentom. Predstavljajte si, da želite začeti potiskati ali vleči 5-kilogramski blok lesa po betonu. Če zabeležite uporabljeno silo natančno v trenutku, ko se polje začne premikati, lahko znova uredite enačbo statičnega trenja, da poiščete ustrezen koeficient trenja za les in kamen. Če za premikanje bloka potrebujemo 30 N sile, potem je največja zaF​_s = 30 N, torej:

Ponovno se dogovori za:

Koeficient je torej okoli 0,61.