Kinetisk friktion: Definition, koefficient, formel (uden eksempler)

De fleste objekter er ikke så glatte, som du tror, de er. På det mikroskopiske niveau er selv tilsyneladende glatte overflader virkelig et landskab af små bakker og dale, for små til virkelig at se, men gør en enorm forskel, når det gælder beregning af relativ bevægelse mellem to kontaktflader.

Disse små ufuldkommenheder i overfladerne låses sammen, hvilket giver anledning til friktionskraften, der virker i modsat retning af enhver bevægelse og skal beregnes for at bestemme nettokraften på objektet.

Der er et par forskellige typer friktion, men kinetisk friktion
er også kendt som glidende friktion
, mens statisk friktion
påvirker objektet før det begynder at bevæge sig og rullende friktion
angår specifikt rullende genstande som hjul.

At lære, hvad kinetisk friktion betyder, hvordan man finder den passende friktionskoefficient og hvordan man beregner det fortæller dig alt hvad du har brug for at tackle for at tackle fysikproblemer, der involverer kraften i friktion.
Definition af Kinetic F riktion

Den mest ligefremme kinetiske friktionsdefinition er: modstanden mod bevægelse forårsaget af kontakten mellem en overflade og genstanden bevæger sig imod den. Den kinetiske friktions kraft virker til at imod imod genstandens bevægelse, så hvis du skubber noget fremad, skubber friktion det baglæns.

Den kinetiske fiktionskraft gælder kun for et objekt, der bevæger sig (deraf "kinetisk") og kaldes ellers glidende friktion. Dette er den kraft, der modsætter sig glidebevægelse (skubber en kasse hen over gulvplader), og der er specifikke friktionskoefficienter
for denne og andre typer friktion (såsom rullende friktion).

anden vigtig type friktion mellem faste stoffer er statisk friktion, og dette er bevægelsesmodstanden forårsaget af friktionen mellem en stadig en genstand og en overflade. statisk friktionskoefficient
er generelt større end kinetisk friktionskoefficient, hvilket indikerer, at friktionskraften er svagere for objekter, der allerede er i bevægelse.
Ligning for kinetisk friktion

Friktionskraften defineres bedst ved hjælp af en ligning. Friktionskraften afhænger af friktionskoefficienten for den pågældende friktionstype og størrelsen af den normale kraft, som overfladen udøver på genstanden. For glidende friktion gives friktionskraften ved:
F_k \u003d μ_k F_n

Hvor F
_{k er kinetisk friktionskraft, μ
k er glidende friktionskoefficient (eller kinetisk friktion), og F
n er den normale kraft, lig med objektets vægt, hvis problemet involverer en vandret overflade og ingen andre vertikale kræfter virker (dvs. , F
n \u003d mg
, hvor m
er objektets masse og g
er accelerationen på grund af tyngdekraften). Da friktion er en kraft, er friktionsstyrkens enhed Newton (N). Kinetisk friktionskoefficient er enhedsløs.}

Ligningen for statisk friktion er stort set den samme, bortset fra at den glidende friktionskoefficient erstattes af den statiske friktionskoefficient ( μ
_{s). Dette er virkelig bedst tænkt som en maksimal værdi, fordi det stiger op til et bestemt punkt, og så hvis du bruger mere kraft på objektet, vil det begynde at bevæge sig:
F_s \\ leq μ_s F_n Beregninger med kinetisk friktion}

Arbejdet med den kinetiske friktionskraft er ligetil på en vandret overflade, men lidt vanskeligere på en skråt overflade. Tag for eksempel en glasblok med en masse m
\u003d 2 kg, skubbet hen over en vandret glasoverflade, 𝜇
_{k \u003d 0,4. Du kan nemt beregne den kinetiske friktionskraft ved hjælp af forholdet F
n \u003d mg
og bemærke, at g
\u003d 9,81 m /s ^{2:
\\ begynde {justert} F_k & \u003d μ_k F_n \\\\ & \u003d μ_k mg \\\\ & \u003d 0,4 × 2 \\; \\ tekst {kg} × 9,81 \\; \\ tekst {m /s} ^ 2 \\\\ & \u003d 7.85 \\; \\ tekst {N} \\ ende {rettet}}}

Forestil dig nu den samme situation, medmindre overfladen er skråtstillet 20 grader mod vandret. Den normale kraft er afhængig af komponenten af vægt
af objektet rettet vinkelret på overfladen, som er givet af mg
cos ( θ
), hvor < em> θ
er hældningsvinklen. Bemærk, at mg og synd ( θ
) fortæller dig tyngdekraften, der trækker den ned ad skråningen.

Med blokken i bevægelse giver dette:
\\ begynde {rettet} F_k & \u003d μ_k F_n \\\\ & \u003d μ_k mg \\; \\ cos (θ) \\\\ & \u003d 0,4 × 2 \\; \\ tekst {kg} × 9,81 \\; \\ tekst {m /s} ^ 2 × \\ cos (20 °) \\\\ & \u003d 7.37 \\; \\ tekst {N } \\ end {alignet}

Du kan også beregne statisk friktionskoefficient med et simpelt eksperiment. Forestil dig, at du prøver at begynde at skubbe eller trække en 5 kg træblok hen over beton. Hvis du registrerer den anvendte kraft i det nøjagtige øjeblik, hvor boksen begynder at bevæge sig, kan du arrangere den statiske friktionsligning for at finde den passende friktionskoefficient for træ og sten. Hvis det tager 30 N kraft at flytte blokken, så er maksimum for F
_{s \u003d 30 N, så:
F_s \u003d μ_s F_n}

Re-arrangerer til:
\\ begynde {align} μ_s & \u003d \\ frac {F_s} {F_n} \\\\ & \u003d \\ frac {F_s} {mg} \\\\ & \u003d \\ frac {30 \\; \\ text {N}} {5 \\; \\ tekst {kg} × 9,81 \\; \\ tekst {m /s} ^ 2} \\\\ & \u003d \\ frac {30 \\; \\ text {N}} {49.05 \\; \\ text {N}} \\\\ & \u003d 0.61 \\ slut {justeret}

Så koefficienten er omkring 0,61.