Трење клизања, које се чешће назива кинетичко трење, сила је која се супротставља клизном кретању две површине које се крећу једна поред друге. Супротно томе, статичко трење је врста силе трења између две површине које се гурају једна против друге, али не клизе једна у односу на другу. (Замислите да притиснете столицу пре него што почне да клизи по поду. Сили коју примените пре почетка клизања супротставља се статичко трење.)
Трење клизања обично укључује мањи отпор од статичког трења, због чега често морате снажније да притиснете да би неки предмет почео да клизи, него да га задржите. Величина силе трења је директно пропорционална величини нормалне силе. Подсетимо се да је нормална сила сила окомита на површину која делује против било које друге силе која се примењује у том правцу.
Константа пропорционалности је јединица без величине која се назива коефицијент трења и она варира у зависности од додирних површина. (Вредности за овај коефицијент обично се траже у табелама.) Коефицијент трења је обично представљен грчким словом
μса индексомкшто указује на кинетичко трење. Формула силе трења дата је:Ф_ф = \ му_кФ_Н
ГдеФН.је величина нормалне силе, јединице су у њутнима (Н) и смер ове силе је супротан смеру кретања.
Дефиниција трења котрљања
Отпор котрљања се понекад назива трењем котрљања, мада то није баш сила трења, јер није резултат две површине у додиру које покушавају да се потисну једна о другу. То је отпорна сила која настаје губицима енергије услед деформација ваљаног предмета и површине.
Међутим, као и код сила трења, величина силе отпора котрљања је директно пропорционална до величине нормалне силе, уз константу пропорционалности која зависи од површина у контакт. Докμрпонекад се користи за коефицијент, уобичајеније је видетиЦ.рр, чинећи једначину величине отпора котрљања следеће:
Ф_р = Ц_ {рр} Ф_Н
Ова сила делује супротно смеру кретања.
Примери трења и отпора котрљања при клизању
Размотримо пример трења који укључује динамичка колица пронађена у типичној учионици физике и упоредимо убрзање којим путује низ металну стазу нагнуту на 20 степени за три различита сценарији:
Сценарио 1:Нема кола трења или отпорних сила које делују на колица док се слободно котрљају без клизања низ колосек.
Прво нацртамо дијаграм слободног тела. Једино делују силе гравитације усмерене право доле и нормалне силе усмерене окомито на површину.
Једначине нето силе су:
Ф_ {нетк} = Ф_г \ син {\ тхета} = ма \\ Ф_ {нети} = Ф_Н-Ф_г \ цос (\ тхета) = 0
Одмах можемо решити прву једначину за убрзање и укључити вредности да бисмо добили одговор:
Ф_г \ син {\ тхета} = ма \\ \ подразумева мг \ син (\ тхета) = ма \\ \ подразумева а = г \ син (\ тхета) = 9,8 \ син (20) = \ уоквирен {3.35 \ тект { м / с} ^ 2}
Сценарио 2:Отпор котрљања делује на колица док се слободно котрља без клизања низ стазу.
Овде ћемо претпоставити коефицијент отпора котрљања од 0,0065, који се заснива на примеру из а папир из америчке морнаричке академије.
Сада наш дијаграм слободног тела укључује отпор котрљања који делује на стазу. Наше једначине нето силе постају:
Ф_ {нетк} = Ф_г \ син {\ тхета} -Ф_р = ма \\ Ф_ {нети} = Ф_Н-Ф_г \ цос (\ тхета) = 0
Из друге једначине можемо решити заФН., резултат укључити у израз за трење у првој једначини и решити заа:
Ф_Н-Ф_г \ цос (\ тхета) = 0 \ подразумева Ф_Н = Ф_г \ цос (\ тхета) \\ Ф_г \ син (\ тхета) -Ц_ {рр} Ф_Н = Ф_г \ син (\ тхета) -Ц_ {рр} Ф_г \ цос (\ тхета) = ма \\ \ подразумева \ поништи мг \ син (\ тхета) -Ц_ {рр} \ поништи мг \ цос (\ тхета) = \ поништи ма \\ \ подразумева а = г (\ син (\ тхета) -Ц_ {рр} \ цос (\ тхета) ) = 9,8 (\ син (20) -0,0065 \ цос (20)) \\ = \ уоквирено {3,29 \ текст {м / с} ^ 2}
Сценарио 3:Точкови колица су закључани на свом месту и клизи низ стазу, ометани кинетичким трењем.
Овде ћемо користити коефицијент кинетичког трења од 0,2, што је у средини распона вредности који су обично наведени за пластику на металу.
Наш дијаграм слободног тела изгледа врло слично случају отпора котрљања, осим што се ради о сили трења клизања која делује горе по рампи. Наше једначине нето силе постају:
Ф_ {нетк} = Ф_г \ син {\ тхета} -Ф_к = ма \\ Ф_ {нети} = Ф_Н-Ф_г \ цос (\ тхета) = 0
И опет решавамо заана сличан начин:
Ф_Н-Ф_г \ цос (\ тхета) = 0 \ подразумева Ф_Н = Ф_г \ цос (\ тхета) \\ Ф_г \ син (\ тхета) - \ му_кФ_Н = Ф_г \ син (\ тхета) - \ му_кФ_г \ цос (\ тхета ) = ма \\ \ подразумева \ откажи мг \ син (\ тхета) - \ му_к \ поништи мг \ цос (\ тхета) = \ поништи ма \\ \ подразумева а = г (\ син (\ тхета) - \ му_к \ цос (\ тхета)) = 9,8 ( \ син (20) -0,2 \ цос (20)) \\ = \ уоквирен {1.51 \ текст {м / с} ^ 2}
Имајте на уму да је убрзање са отпором котрљања врло близу кућишта без трења, док се кућиште трења клизних врата значајно разликује. Због тога се отпор котрљања у већини ситуација занемарује и зашто је точак био сјајан изум!
