Fenomenet friksjon i menneskelivet spiller både en positiv og en negativ rolle. På den ene siden, uten dens tilstedeværelse, ville bevegelse være umulig, på den annen side, på grunn av friksjon, oppstår store tap av energi og arbeidsmaterialer. I artikkelen vil vi vurdere fra et fysikksynspunkt hva friksjon er, samt hvordan man finner friksjonskoeffisienten.
Friksjonsfenomen
Friksjon er et kontaktfenomen som oppstår i kontaktsonen mellom ulike kropper, og som motvirker deres gjensidige bevegelser.
I mekanikken for bevegelse av faste stoffer skilles tre typer friksjon:
- opptrer i hvile;
- skuespill mens du skyver overflater over hverandre;
- forårsaket av rullende kropper.
Hvilefriksjon oppstår når vi påfører en ekstern tangentiell kraft på en overflate på en kropp for å bevege den. Et slående eksempel på glidfriksjon er gliding av ski på snø. Til slutt friksjon under rullingmanifesterer seg når hjulet på kjøretøyet ruller på veien.
Formel for å bestemme friksjonskraften
I fysikk beskrives de listede friksjonstypene med samme formel når man beregner de virkende kreftene. Denne formelen ser slik ut:
Ft=µN.
Friksjonskraften Ft er lik produktet av friksjonskoeffisienten µ og støttereaksjonen N. Når man vurderer den tilsvarende typen friksjon, er det kun verdien av koeffisienten µ, som er en dimensjonsløs mengde, endres.
Ved statiske og glidende friksjonskrefter er verdien av µ omtrent tiendedeler av en enhet. µ avhenger av kontaktmaterialene, av deres overflateruhet, og avhenger ikke av kontaktflaten eller glidehastigheten.
For rullefriksjon avhenger koeffisienten µ (den er vanligvis betegnet CR) av elastisitetsegenskapene til rullelegemet, av dets hardhet, av rulleradius og noe annet faktorer. For de fleste materialer er denne rullende faktoren i hundredeler og tusendeler av enhet.
Siden det er mange faktorer som påvirker verdien av µ, er det ingen sikker matematisk formel for beregningen. Ved å svare på spørsmålet om hvordan man finner friksjonskoeffisienten, skal det sies at den måles eksperimentelt.
Bestemme koeffisienten µ
I dette avsnittet vil vi vurdere to måter for praktisk bestemmelse av verdien av µ ved å bruke eksemplet med glide- og hvilefriksjon.
Den første måten å svare på spørsmålet om hvordan finne friksjonskoeffisienten,består i å plassere en stang på et horisont alt plan, som et dynamometer er festet til. Baren og flyet er laget av de undersøkte materialene, for eksempel glass og tre. Ved å bevege stangen jevnt og holde dynamometeret, kan du bestemme glidekraften Ft. Når man kjenner massen m til stolpen, beregnes koeffisienten µ som følger:
µ=Ft / (mg).
Den andre metoden er praktisk for å bestemme µ for statisk friksjon. For å gjøre dette må du plassere en stang på et horisont alt plan. Deretter skal den ene enden av flyet heves sakte, og vippe det i en viss vinkel mot horisonten. Ved en viss vinkel θ vil stangen begynne å gli av overflaten. Ved å måle denne vinkelen kan friksjonskoeffisienten µ bestemmes fra ligningen:
µ=tg(θ).
Måling av µ for rullefriksjon innebærer å bruke et mer sofistikert oppsett k alt en skråpendel. Beregningen av µ i dette tilfellet utføres ved å studere ligningene for bevegelsesdynamikk.
