Статичко трење: дефиниција, коефицијент и једначина (са примерима)

Статичко трење је сила која мора битисавладатиза нешто да крене. На пример, неко може да притисне непокретни предмет попут тешког кауча, а да се не помери. Али, ако притисну јаче или затраже помоћ јаког пријатеља, превазићи ће силу трења и кренути се.

Док је кауч још увек,сила статичког трења уравнотежује примењену силу потиска. Стога,сила статичког трења се линеарно повећава са примењеном силом која делује у супротном смеру, док не достигне максималну вредност и предмет се тек почне кретати. После тога објекат више не осећа отпор статичког трења, већ кинетичког трења.

Статичко трење је обично већа сила трења од кинетичког трења - теже је започети гурање кауча дуж пода него задржати га.

Статичко трење је резултат молекуларних интеракција између предмета и површине на којој се налази. Дакле, различите површине пружају различите количине статичког трења.

Коефицијент трења који описује ову разлику у статичком трењу за различите површине јеμ_с.Може се наћи у табели, попут оне која је повезана са овим чланком, или израчунати експериментално.

Где:

• ​Ф_с= сила статичког трења у њутнима (Н)
• ​μ_с = коефицијент статичког трења (без јединица)
  
• ​Ф_Н. = нормална сила између површина у њутнима (Н)

Максимално статичко трење постиже се када неједнакост постане једнакост, у том тренутку друга сила трења преузима како се објекат почиње кретати. (Сила кинетичког или клизног трења повезана је са различитим коефицијентом који се назива коефицијент кинетичког трења и означава сеμ_к .)​

Дете покушава гумену кутију од 10 кг да гурне водоравно дуж гуменог пода. Коефицијент статичког трења је 1,16. Која је максимална сила коју дете може да употребибезкутија се уопште креће?

[убаците дијаграм слободног тела који приказује примењене, фрикционе, гравитационе и нормалне силе на кутију мирног простора]

Прво имајте на уму да је нето сила 0 и пронађите нормалну силу површине на кутији. Пошто се кутија не креће, ова сила мора бити једнака величини гравитационој сили која делује у супротном смеру. Сећам се даФ_г = мггдеФ_гје сила гравитације,мје маса предмета игје убрзање услед гравитације на Земљи.

Тако:

Затим, решите за Ф._с са горњом једначином:

Ово је максимална статичка сила трења која ће се супротставити кретању кутије. Према томе, то је уједно и максимална сила коју дете може применити без померања кутије.

Имајте на уму да, све док дете примењује било какву силумања од максималне вредности статичког трења, кутија се и даље неће померати!

Статичко трење се не супротставља само примењеним силама. Спречава клизање предмета низ брда или друге нагнуте површине, одолевајући привлачењу гравитације.

Под углом се примењује иста једначина, али тригонометрија је потребна да би се вектори силе разделили на њихове хоризонталне и вертикалне компоненте.

Узмите у обзир књигу од 2 кг која почива на нагнутој равни на 20 степени. Да би књига остала мирна,силе паралелне нагнутој равни морају бити уравнотежене. Као што дијаграм показује, сила статичког трења паралелна је равни у правцу према горе; супротстављена сила надоле је од гравитације - у овом случају,само хоризонтална компонента гравитационе силеуравнотежује статичко трење.

Извлачењем правоуглог троугла од силе гравитације да би се разрешиле његове компоненте, и чинећи а мало геометрије да се утврди да је угао у овом троуглу једнак углу нагиба равни, тхехоризонтална компонента гравитационе силе(компонента паралелна равни) је тада:

Ово мора бити једнако сили статичког трења која држи књигу на месту.

Друга вредност коју је могуће пронаћи у овој анализи је коефицијент статичког трења. Нормална сила јеокомитана површину на којој почива књига. Дакле, ова сила мора битиуравнотежен са вертикалном компонентомсиле гравитације:

Затим, преуређивањем једначине за статичко трење: