Friksjon er den fysiske prosessen uten hvilken selve bevegelsen i vår verden ikke kunne eksistert. I fysikk, for å beregne den absolutte verdien av friksjonskraften, er det nødvendig å vite en spesiell koeffisient for gnideflatene som vurderes. Hvordan finne friksjonskoeffisient? Denne artikkelen vil svare på dette spørsmålet.
Friksjon i fysikk
Før du svarer på spørsmålet om hvordan man finner friksjonskoeffisienten, er det nødvendig å vurdere hva friksjon er og hvilken kraft den kjennetegnes av.
I fysikk er det tre typer av denne prosessen som skjer mellom faste objekter. Dette er friksjonen mellom hvile, gli og rulle. Friksjon oppstår alltid når en ekstern kraft prøver å flytte et objekt. Glidefriksjon, som navnet antyder, oppstår når en overflate glir over en annen. Til slutt oppstår rullefriksjon når en rund gjenstand (hjul, ball) ruller på en overflate.
Felles for alle typer er at de hindrer noenbevegelse og påføringspunktet for kreftene deres er i kontaktområdet mellom overflatene til to gjenstander. Alle disse typene konverterer også mekanisk energi til varme.
Glidkreftene og statisk friksjon er forårsaket av mikroskopisk ruhet på overflater som gnider. I tillegg skyldes disse typene dipol-dipol og andre typer interaksjoner mellom atomer og molekyler som danner gnidningslegemer.
Årsaken til rullefriksjonen er relatert til hysteresen av elastisk deformasjon som oppstår ved kontaktpunktet mellom den rullende gjenstanden og overflaten.
Friksjonskraft og friksjonskoeffisient
Alle tre typene av solide friksjonskrefter er beskrevet med uttrykk som har samme form. Her er henne:
Ft=µtN.
Her er N kraften som virker vinkelrett på overflaten på kroppen. Det kalles støttereaksjonen. Verdien µt- kalles koeffisienten til den tilsvarende typen friksjon.
Koeffisienter for glide- og hvilefriksjon er dimensjonsløse størrelser. Dette kan forstås ved å se på likheten mellom friksjonskraften og friksjonskoeffisienten. Venstre side av ligningen uttrykkes i newton, høyre side uttrykkes også i newton, siden N er en kraft.
Når det gjelder rullefriksjon, vil koeffisienten for den også være en dimensjonsløs verdi, men den er definert som forholdet mellom den lineære karakteristikken for elastisk deformasjon og radiusen til det rullende objektet.
Det skal sies at de typiske verdiene for koeffisientene for glidning og hvilefriksjon er tideler av en enhet. For friksjonrullende, tilsvarer denne koeffisienten hundredeler og tusendeler av en enhet.
Hvordan finner jeg friksjonskoeffisienten?
Koeffisient µtavhenger av en rekke faktorer som er vanskelige å ta hensyn til matematisk. Vi viser noen av dem:
- materiale til å gni overflater;
- overflatekvalitet;
- tilstedeværelsen av skitt, vann og så videre;
- overflatetemperaturer.
Derfor er det ingen formel for µt, og den må måles eksperimentelt. For å forstå hvordan man finner friksjonskoeffisienten, bør den uttrykkes fra formelen for Ft. Vi har:
µt =Ft/N.
Det viser seg at for å vite µt det er nødvendig å finne friksjonskraft og støttereaksjon.
Det tilsvarende eksperimentet utføres som følger:
- Ta en kropp og et fly, for eksempel laget av tre.
- Klym dynamometeret til kroppen og flytt det jevnt over overflaten.
Samtidig viser dynamometeret en viss kraft, som er lik Ft. Bakkereaksjonen er lik vekten av kroppen på en horisontal overflate.
Den beskrevne metoden lar deg forstå hva koeffisienten for statisk og glidende friksjon er. På samme måte kan du eksperimentelt bestemme µtrulling.
En annen eksperimentell metode for å bestemme µt er gitt i form av et problem i neste avsnitt.
Problem med å beregne µt
Trebjelken er på glassoverflaten. Ved å vippe overflaten jevnt, fant vi at glidningen av strålen begynner med en helningsvinkel på 15o. Hva er koeffisienten for statisk friksjon for et tre-glass-par?
Når bjelken var på et skråplan ved 15o, hadde hvilefriksjonskraften for den en maksimal verdi. Det er lik:
Ft=mgsin(α).
Force N bestemmes av formelen:
N=mgcos(α).
Ved å bruke formelen for µt, får vi:
µt=Ft/N=mgsin(α)/(mgcos(α))=tg(α).
Ved å erstatte vinkelen α kommer vi til svaret: µt=0, 27.
