Co to jest tarcie statyczne?

Tarcie statyczne jest siłą, która opiera się ruchowi dwóch obiektów przeciwko sobie, gdy obiekty są początkowo w spoczynku.Prostym przykładem jest drewniany blok siedzący na rampie mdash;Należy zastosować siłę, aby blok zsunął się z rampy.Kolejny termin, tarcie kinetyczne, dotyczy siły, która sprzeciwia się obiektom, które już się przeciwko sobie poruszają.Siła tych sił można obliczyć i jest znana jako współczynnik tarcia.W rzeczywistych sytuacjach współczynnik tarcia statycznego prawie zawsze okazuje się być większy niż w przypadku kinetycznych, ale w starannie kontrolowanych eksperymentach, w których powierzchnie obiektów zostały dokładnie oczyszczone, oba są ogólnie takie same.

, Wraz ze wzrostem siły przyłożonej do obiektu na powierzchni, statyczna siła tarcia początkowo wzrośnie, aby ją dopasować, aby obiekt się nie poruszał.Jednak po pewnym punkcie obiekt zacznie się poruszać, a w tym momencie siła tarcia spadnie, aby wymagana jest mniej siły, aby utrzymać obiekt.Na przykład siła tarcia może pasować do przyłożonej siły do 50 Newtonów i mdash;Siła mierzy się w Newtons (N) i mdash;ale następnie może spaść do 40 N. Dlatego do przeniesienia obiektu wymagana jest siła nieco ponad 50 ndla dowolnego stałego materiału lub pary materiałów.Wartość współczynnika może zatem zastosować drewno na drewnie, stal na stali lub stal na drewnie.Jednym ze sposobów obliczenia wartości pary materiałów jest umieszczenie bloku jednego materiału na rampie wykonanej z drugiego mdash;W przypadku jednego materiału blok i rampa byłyby wykonane z tej samej substancji.Nachylenie na rampie jest stopniowo zwiększane, aż blok zsunie się w dół.Kąt, przy którym to się dzieje, można następnie użyć do obliczenia współczynnika tarcia statycznego.

Współczynnik, gdy jest używany w formułach i równaniach, otrzymuje symbol #956; mdash;Grecki litera mu.Kloprze dolna jest zwykle stosowana do rozróżnienia dwóch: #956;

s

wskazuje tarcie statyczne, podczas gdy #956;

k

oznacza tarcie kinetyczne.Na przykład #956; _S dla stali na stali wynosi 0,74, podczas gdy #956; _k dla tego materiału wynosi 0,57.Wartości te dotyczą typowych rzeczywistych sytuacji i mogą się nieco różnić, w zależności od okoliczności.Ponieważ na wartość #956; _{może mieć wpływ nieprawidłowości powierzchniowe, brudu i ślady innych substancji, wartość #956;} k _{jest uważana za dokładniejszą i jest to zwykle podawane, gdy prosty współczynnikWymagane jest tarcia. Czynniki wpływające na tarcia Wiele czynników przyczynia się do tarcia statycznego, ale zwykle najważniejsza jest chropowatość powierzchni.Nawet po wygładzeniu różne materiały będą się różnić pod względem drobnych szczegółów ich powierzchni.W praktyce żadna powierzchnia nie jest całkowicie gładka, ale niektóre będą miały większe nieprawidłowości niż inne.Różnica jest oczywista w niektórych przypadkach: na przykład arkusz jedwabny ma bardzo gładką teksturę, która powoduje mniejsze tarcia, podczas gdy sucha droga asfaltowa jest gruba, generując większą odporność na ruch.Inne czynniki obejmują przyciąganie elektrostatyczne i rodzaje słabych wiązań chemicznych, które mogą tworzyć się między powierzchniami.}

Przykłady

Wiele osób zna tarcie statyczne, ponieważ napotykają je prawie codziennie;Na przykład to działa, gdy ktoś przesuwa książkę po stole.Początkowo należy wywierać niewielką siłę, aby książka się poruszyła, ale gdy się porusza, wchodzi w grę tarcia kinetyczne, a konieczne będzie mniej wysiłku, aby ją przenieść.Wymagana siła może się różnić w zależności od okoliczności.Na przykład, jeśli książka ma na niej okładkę biblioteki i ma wilgoć, mokra książka będzie ponownieSpodziewaj się więcej siły do przemieszczania się, podczas gdy zupełnie nowa książka w miękkiej oprawie może bardzo łatwo przesunąć się po suchym drewnianym stole ze lakierowaną powierzchnią.

Tabele współczynników tarcia statycznego i kinetycznego są dostępne dla wielu powszechnych materiałów i ich kombinacji.Wyższa wartość wskazuje na większe tarcie, tak że należy zastosować większą siłę, aby spowodować ruch.Na przykład #956; _S dla aluminium na aluminium wynosi 1,05 - 1,35, co jest bardzo wysokie, podczas gdy wartość politetrafluoroetylenu (PTFE) na PTFE wynosi 0,04, co jest wyjątkowo niskie i sprawia, że jest bardzo śliski.Trudno jest zmusić zatrzymany samochód w ruch z powodu celowego tarcia między oponami a ziemią;Umożliwia to kierowcy większą kontrolę i sprawia, że samochód jest mniej prawdopodobne, że poślizgnie się.

Obliczanie odległości hamowania

Jednym z przykładów zastosowania tarcia statycznego jest obliczenie odległości złamania samochodu z danej prędkości iw szczególnych warunkach.W normalnych okolicznościach, gdy opony obracają się na drodze, obowiązują statyczne, a nie kinetyczne tarcie.#956; _S dla suchej opony na suchej drodze wynosi około 1,00, podczas gdy wartość mokrej opony na mokrej drodze wynosi tylko 0,2 mdash;Oznacza to, że odległość złamania będzie pięciokrotnie większa w mokrych warunkach.W suchych warunkach samochód przemieszczający się z prędkością 31 mil na godzinę (50 km / h) ma odległość hamowania 33 stóp (10 metrów), podczas gdy w mokrych warunkach odległość hamowania wynosiłaby 164 stóp (50 metrów).Kiedy opony ślizgają się, a nie toczą się, wzdłuż powierzchni mdash;Jak może być w lodowatym warunkach i mdash;Ważne jest to tarcie kinetyczne.