Friktion är en kraft som motsätter sig rörelse. Fysiker skiljer mellan statisk friktion, som verkar för att hålla en kropp i vila, och kinetisk friktion, som verkar för att bromsa sin rörelse när den börjar röra sig. Kraften som utövas av statisk friktion (Fs) är proportionell mot den vinkelräta kraften som utövas av en kropp mot ytan längs vilken den rör sig, vilket kallas den normala kraften (FN). Proportionalitetsfaktorn kallas statisk fraktionskoefficient, som vanligtvis betecknas med den grekiska bokstaven mu med ett underskrifts (µs). Den matematiska relationen är:
F_s = \ mu_s F_N
Denna koefficient beror på egenskaperna hos de två ytorna som är i kontakt med varandra. Den har tabellerats för ett antal olika material. Om du inte hittarµs för det material du använder kan du bestämma det med ett enkelt experiment.
TL; DR (för lång; Läste inte)
TL; DR (för lång; Läste inte)
För att hitta den minsta koefficienten för statisk friktion mellan två material, konstruera ett lutningsplan från ett av materialen och placera en kropp gjord av det andra materialet på den. Öka lutningsvinkeln tills kroppen börjar glida. Vinkelns tangens är friktionskoefficienten.
Använd ett lutande plan
Ett enkelt sätt att bestämmaµsär att placera föremålet i fråga på ett lutande plan av samma material som ytan du studerar. Öka lutningen gradvis tills objektet börjar glida. Spela in den vinkeln. Du kan genast hittaµseftersom det är lika med vinkelns tangent. Här är varför:
När du höjer lutningen, tyngdkraften som verkar på en masskroppmhar en horisontell och en vertikal komponent. Tillämpa Newtons lag på var och en av dessa strax innan kroppen börjar röra sig, hittar du den horisontella komponenten (som verkar ix-riktning) att varaFx = mammax. Detsamma gäller iyriktning:Fy = mammay.
Acceleration ix-riktning,mammax, är lika med tyngdkraften, vilket är mass gånger acceleration på grund av gravitation (g) gånger vinkelns sinus (ø) bildas vid lutningen. Eftersom kroppen inte rör sig är detta lika med den motsatta kraften av statisk friktion, och du kan skriva:
1. mg \ sin {\ theta} = F_s
Dey-riktningskomponent av kraft,mammay, är lika med cosinus för vinkeln gånger massan gånger accelerationen på grund av tyngdkraften, och detta måste vara lika med den normala kraften, eftersom kroppen inte rör sig,
2. F_N = mg \ cos {\ theta}
Kom ihåg detFs = µsFN. Ersättning förFsi ekvation (1):
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s F_N
och använd likheten till ekvation (2) för att ersättaFN:
mg \ sin {\ theta} = \ mu_s mg \ cos {\ theta}
Termen "mg"avbryter från båda sidor:
\ mu_s = \ frac {\ sin {\ theta}} {\ cos {\ theta}} = \ tan {\ theta}