Kinetisk friktion: definition, koefficient, formel (med exempel)

De flesta föremål är inte riktigt lika smidiga som du tror att de är. På mikroskopisk nivå är till och med uppenbarligen släta ytor verkligen ett landskap med små kullar och dalar, för små att verkligen se men göra en enorm skillnad när det gäller att beräkna relativ rörelse mellan två kontakter ytor.

Dessa små brister i ytorna låses ihop och ger upphov till friktionskraften som verkar in motsatt riktning mot varje rörelse och måste beräknas för att bestämma nettokraften på objektet.

Det finns några olika typer av friktion, menkinetisk friktionär annars känd somglidande friktion, medanstatisk friktionpåverkar objektetinnandet börjar röra sig ochrullande friktionspecifikt avser rullande föremål som hjul.

Lär dig vad kinetisk friktion betyder, hur man hittar lämplig friktionskoefficient och hur man beräkna det berättar allt du behöver veta för att ta itu med fysikproblem som involverar kraften i friktion.

Den enklaste kinetiska friktionsdefinitionen är: motståndet mot rörelse orsakad av kontakten mellan en yta och objektet som rör sig mot den. Kraften hos kinetisk friktion verkar på

Den kinetiska fiktionskraften gäller endast för ett föremål som rör sig (därav "kinetiskt") och kallas annars glidfriktion. Detta är den kraft som motsätter sig glidande rörelse (skjuter en låda över golvbrädorna), och det finns specifikafriktionskoefficienterför denna och andra typer av friktion (såsom rullande friktion).

Den andra huvudtypen av friktion mellan fasta ämnen är statisk friktion, och detta är motståndet mot rörelse orsakad av friktionen mellan enfortfarandeobjekt och en yta. Dekoefficient för statisk friktionär i allmänhet större än koefficienten för kinetisk friktion, vilket indikerar att friktionskraften är svagare för objekt som redan är i rörelse.

Friktionskraften definieras bäst med hjälp av en ekvation. Friktionskraften beror på friktionskoefficienten för den berörda typen av friktion och storleken på den normala kraft som ytan utövar på objektet. För glidande friktion ges friktionskraften av:

VarF​_k är den kinetiska friktionens kraft,μ​_k är koefficienten för glidfriktion (eller kinetisk friktion) ochF​_n är den normala kraften, lika med objektets vikt om problemet involverar en horisontell yta och inga andra vertikala krafter verkar (dvs.​F​_n = ​mg​, varmär objektets massa ochgär accelerationen på grund av gravitationen). Eftersom friktion är en kraft är friktionskraftens enhet newton (N). Koefficienten för kinetisk friktion är enhetlös.

Ekvationen för statisk friktion är i princip densamma, förutom att glidfriktionskoefficienten ersätts av den statiska friktionskoefficienten (μ​_s). Detta är bäst att tänka på som ett maximivärde eftersom det ökar upp till en viss punkt, och om du använder mer kraft på objektet kommer det att börja röra sig:

Att utarbeta den kinetiska friktionskraften är rak på en horisontell yta, men lite svårare på en lutande yta. Ta till exempel ett glasblock med en massa avm= 2 kg, skjuts över en horisontell glasyta,𝜇​_k = 0,4. Du kan enkelt beräkna den kinetiska friktionskraften med hjälp av relationenF​_n = ​mgoch noterar detg= 9,81 m / s²:

Föreställ dig nu samma situation, förutom att ytan lutar 20 grader mot horisontalen. Den normala kraften är beroende av komponenten iviktav objektet riktat vinkelrätt mot ytan, vilket ges avmgcos (θ), varθär lutningens vinkel. Anteckna detmgsynd (θ) berättar tyngdkraften som drar den nerför lutningen.

Med blocket i rörelse ger detta:

Du kan också beräkna koefficienten för statisk friktion med ett enkelt experiment. Tänk dig att du försöker börja skjuta eller dra ett 5 kg block av trä över betong. Om du registrerar den applicerade kraften i det exakta ögonblicket som rutan börjar röra sig kan du ordna om den statiska friktionsekvationen för att hitta lämplig friktionskoefficient för trä och sten. Om det tar 30 N kraft att flytta blocket, då är det maximala förF​_s = 30 N, så:

Ordnar om till:

Så koefficienten är cirka 0,61.