Co je statické tření?
Statické tření je síla, která odolává pohybu dvou objektů proti sobě, když jsou objekty zpočátku v klidu. Jednoduchým příkladem je dřevěný blok sedící na rampě - je třeba použít sílu, aby se blok sklouzl po rampě. Další termín, kinetické tření, se vztahuje na sílu, která se staví proti objektům, které se již proti sobě pohybují. Síla těchto sil lze vypočítat a je známá jako koeficient tření. V situacích v reálném životě je koeficient statického tření téměř vždy považován za větší než u kinetických, ale v pečlivě kontrolovaných experimentech, kde se povrchy objektů důkladně vyčistily, jsou obecně stejné. Po určitém bodě se však objekt začne pohybovat a v tomto okamžiku tření síla wIll Drop, takže je nutné méně síly, aby se objekt pohyboval. Například třecí síla může odpovídat aplikované síle až do 50 Newtonů - síla se měří v Newtons (n) - ale poté může klesnout na 40 N. Proto je pro dosažení pohybu objektu vyžadována síla něco přes 50 N, ale poté bude stačit něco přes 40 N.
Výpočet koeficientu
Statické koeficienty tření lze vypočítat pro jakýkoli pevný materiál nebo pár materiálů. Hodnota koeficientu se proto může vztahovat na dřevo na dřevě, oceli na oceli nebo oceli na dřevě. Jedním ze způsobů výpočtu hodnoty pro pár materiálů je umístit blok jednoho materiálu na rampu vyrobenou z druhého - pro jeden materiál by byl blok a rampa vyrobena ze stejné látky. Sklon na rampě se postupně zvyšuje, dokud blok sklouzne dolů. Úhel, ve kterém k tomu dochází, pak můžeme být myed pro výpočet koeficientu statického tření.
Koeficient, pokud je použit ve vzorcích a rovnicích, má symbol μ - řecké písmeno MU. Index se obvykle používá k rozlišení těchto dvou: μ s označuje statické tření, zatímco μ k znamená kinetické tření. Například μ s pro ocel je 0,74, zatímco μ k pro tento materiál je 0,57. Tyto hodnoty jsou pro typické situace v reálném životě a mohou se trochu lišit v závislosti na okolnostech. Vzhledem k tomu, že hodnota μ s může být ovlivněna povrchovými nepravidelnostmi, nečistotami a stopami jiných látek, hodnota μ k je považována za přesnější a je to obvykle uvedeno, když je vyžadován jednoduchý koeficient tření.
Faktory ovlivňující tření
ke statickému tření přispívá řada faktorů, ale obvykle nejdůležitější je drsnost povrchů. I když se vyhladil, jinakMateriály se budou lišit z hlediska jemných detailů jejich povrchů. Z praktického hlediska není žádný povrch zcela hladký, ale některé budou mít větší nesrovnalosti než jiné. Rozdíl je zřejmý v některých případech: například hedvábná list má velmi hladkou texturu, která vytváří menší tření, zatímco suchá asfaltová silnice je hrubá a vytváří větší odolnost vůči pohybu. Mezi další faktory patří elektrostatická přitažlivost a typy slabých chemických vazeb, které se mohou tvořit mezi povrchy.
Příklady
Mnoho lidí je obeznámeno se statickým třením, protože se s ním téměř denně setkávají; Například je to v práci, když někdo sklouzne knihu přes stůl. Zpočátku je třeba vyvinout malé množství síly, aby se kniha pohybovala, ale jakmile se pohybuje, vstoupí do hry kinetické tření a k jejímu přesunu bude nutné menší úsilí. Množství požadované síly se může lišit podle okolností. Například pokud má kniha obal knihovny a byla vlhká,Kniha mokré bude vyžadovat více síly k pohybu, zatímco zbrusu nová brožovaná kniha by se mohla velmi snadno sklouznout přes suchý dřevěný stůl s vadným povrchem.
tabulky koeficientů statických a kinetických tření jsou k dispozici pro mnoho běžných materiálů a jejich kombinací. Vyšší hodnota označuje větší tření, takže je třeba použít více síly, aby způsobil pohyb. Například μ s pro hliník na hliníku je 1,05 - 1,35, což je velmi vysoká, zatímco hodnota pro polytetrafluorethylen (PTFE) na PTFE je 0,04, což je velmi nízké a činí jej velmi kluzkým. Je obtížné zatlačit zastavené auto do pohybu kvůli úmyslnému tření mezi pneumatikami a zemí; To umožňuje ovladači větší kontrolu a způsobí, že auto je méně pravděpodobné, že bude sklouznout.
Výpočet brzdové vzdálenosti
Jedním z příkladů aplikace statického tření je výpočet vzdálenosti lámání pro auto při dané rychlosti a zejména podmínkách. Za normálních okolnostíNCE, když se pneumatiky otáčí na silnici, platí statické, spíše než kinetické tření. Μ s pro suchou pneumatiku na suché silnici je asi 1,00, zatímco hodnota pro mokrou pneumatiku na mokré silnici je pouze 0,2 - to znamená, že lámací vzdálenost bude pětkrát větší za mokrých podmínek. V suchých podmínkách má auto, které jede na 31 mil za hodinu (50 km / h), brzdovou vzdálenost 33 stop (10 metrů), zatímco za mokrých podmínek by byla brzdová vzdálenost 164 stop (50 metrů). Když se pneumatiky posouvají, spíše než válící se, podél povrchu - jak by to mohlo být v ledových podmínkách - je to důležité kinetické tření.