Hva er statisk friksjon?
Statisk friksjon er en kraft som motstår bevegelse av to objekter mot hverandre når objektene opprinnelig er i ro.Et enkelt eksempel er en treblokk som sitter på en rampe og mdash;En styrke må påføres for å få blokken til å gli ned rampen.Et annet begrep, kinetisk friksjon, gjelder kraften som motsetter seg gjenstander som allerede beveger seg mot hverandre.Styrken til disse kreftene kan beregnes og er kjent som friksjonskoeffisienten.I virkelige situasjoner er det nesten alltid funnet å være større enn den for kinetiske koeffisient for kinetisk, men i nøye kontrollerte eksperimenter, der overflatene til objektene er grundig rengjort, er de to generelt de samme.
typiskNår kraften som brukes på et objekt på en overflate øker, vil den statiske friksjonskraften i utgangspunktet øke for å matche den, slik at objektet ikke beveger seg.Etter et visst punkt vil imidlertid objektet begynne å bevege seg, og på dette tidspunktet vil friksjonskraften falle, slik at mindre kraft er nødvendig for å holde gjenstanden i bevegelse.For eksempel kan friksjonskraften samsvare med den påførte kraften opptil 50 Newtons Mdash;Kraft måles i Newtons (n) mdash;men deretter kan det falle til 40 N. Derfor er det nødvendigfor noe solid materiale eller par materialer.En koeffisientverdi kan derfor gjelde tre på tre, stål på stål eller stål på tre.En måte å beregne verdien for et par materialer er å plassere en blokk med det ene materialet på en rampe laget av det andre mdash;For et enkelt materiale ville blokken og rampen være laget av samme stoff.Hellingen på rampen økes gradvis, til blokken glir ned.Vinkelen som dette skjer kan deretter brukes til å beregne koeffisienten for statisk friksjon.
Koeffisienten, når den brukes i formler og ligninger, får symbolet #956; mdash;den greske bokstaven Mu.Det brukes vanligvis et abonnement for å skille de to: #956;
sindikerer statisk friksjon, mens #956;
kbetyr kinetisk friksjon.For eksempel er #956; S for stål på stål 0,74, mens #956; k for dette materialet er 0,57.Disse verdiene er for typiske virkelige situasjoner, og kan variere litt, avhengig av omstendigheter.Siden verdien #956; s -verdien kan påvirkes av overflateuregelmessigheter, skitt og spor av andre stoffer, blir verdien #956; k anses som mer nøyaktig, og er den som vanligvis er gitt når en enkel koeffisientav friksjon er nødvendig. Faktorer som påvirker friksjon En rekke faktorer bidrar til statisk friksjon, men vanligvis er den viktigste overflatenes ruhet.Selv når de er glattet, vil forskjellige materialer variere i forhold til de fine detaljene på overflatene.Rent praktisk er ingen overflate helt jevn, men noen vil ha større uregelmessigheter enn andre.Forskjellen er i noen tilfeller åpenbar: for eksempel har et silkeark en veldig jevn tekstur som skaper mindre friksjon, mens en tørr asfaltvei er grov, og genererer mer motstand mot bevegelse.Andre faktorer inkluderer elektrostatisk tiltrekning og typer svake kjemiske bindinger som kan dannes mellom overflater.
Eksempler
Mange mennesker er kjent med statisk friksjon, siden de møter det på nesten daglig basis;For eksempel er det på jobb når noen skyver en bok over et bord.Opprinnelig må det utøves en liten mengde kraft for å få boken til å bevege seg, men når den er i bevegelse, kommer kinetisk friksjon i spill, og mindre innsats vil bli pålagt å flytte den.Mengden kraften som kreves kan variere i henhold til omstendighetene.For eksempel, hvis en bok har et bibliotekomslag på den og den ble fuktig, vil den våte bokenQuire mer kraft til å bevege seg, mens en helt ny pocketbok kan gli veldig enkelt over et tørt trebord med en lakkert overflate.
Tabeller med statiske og kinetiske friksjonskoeffisienter er tilgjengelige for mange vanlige materialer og kombinasjoner derav.En høyere verdi indikerer større friksjon, slik at mer kraft må brukes for å forårsake bevegelse.For eksempel er #956; S for aluminium på aluminium 1,05 - 1,35, noe som er veldig høy, mens verdien for polytetrafluoroetylen (PTFE) på PTFE er 0,04, noe som er ekstremt lavt og gjør det veldig glatt.Det er vanskelig å skyve en stoppet bil i bevegelse på grunn av den forsettlige friksjonen mellom dekkene og bakken;Dette gjør at sjåføren er mer kontroll og gjør bilen mindre sannsynlig å skli.
Beregning av bremseavstand
Et eksempel på anvendelsen av statisk friksjon er å beregne bryteavstanden for en bil med en gitt hastighet og i bestemte forhold.Under normale omstendigheter, når dekkene slår på veien, gjelder statisk, snarere enn kinetisk, friksjon.
s for et vått dekk på en våt vei er bare 0,2 mdash;Dette betyr at bryteavstanden vil være fem ganger større under våte forhold.Under tørre forhold har en bil som kjører på 31 miles per time (50 km / t) en bremseavstand på 10 meter), mens bremseavstanden under 50 meter var 164 meter).Når dekkene glir, i stedet for å rulle, langs overflaten og mdash;Som det kan være tilfelle under isete forhold og mdash;det er kinetisk friksjon som er viktig.