Hvad er friktionskoefficienten?

Friktion er den varmeproducerende resistive kraft genereret ved bevægelse af to kontaktflader mod hinanden. Det er indirekte produktet af en af ​​de fire kendte grundlæggende kræfter. Friktion af et system er umuligt at forudbestemme ud fra teoretiske første principper. Matematisk inkluderer udtrykket for friktion en enkelt konstant, der inkorporerer alle årsagsfaktorer - en friktionskoefficient (COF), symboliseret med det græske bogstav, μ. Ligningen er simpelthen skrevet f _x = μ _x F, hvor f _x definerer form og mål for friktion, mens F er den vinkelrette eller "normale" kraft, der udøves af begge overflader, den ene på den anden.

Alle friktionskoefficienter er dimensionelle, skalære mængder; individuelle bidragende faktorer modstår fuldstændig forklaring eller kvantificering. Den grundlæggende kraft, der er ansvarlig for mest friktion, er også den, der muliggør dannelse af kemiske bindinger - den elektrostatiske kraft. Ved første overvejelse kan det se ud som om tyngdekraften er kilden til friktion, da den nedadgående kraft på grund af tyngdekraften er kilden til variablen F. Faktisk er koefficienten dog et mål for "klæbrigheden" mellem de to overflader, og der bestemmes på mikroskopisk niveau af de elektriske ladninger, der har tendens til at forhindre bevægelse ved at "binde" dem sammen. En sådan binding er karakteristisk for klæbemidler, der bruges til at cementere to overflader sammen.

At dette er tilfældet er godt illustreret af den moderne polymer, polytetrafluoroethylen (PTFE). PTFE er bedst kendt under sit DuPont ™ -mærke, Teflon®, og udstiller kun de meget svagt attraktive elektrostatiske kræfter i London. Dette giver PTFE en friktionskoefficient blandt de kendte "top tre" - cirka 0,05-0,10. Hvis friktionskoefficienten var tyngdekraften, ville overfladenes kemi ikke have nogen betydning, og sådanne stoffer, som ikke ville være så økonomisk vigtige som de er.

Der er måder at sænke friktion uden på en eller anden måde at ændre de materialer, som overfladerne er lavet fra. Friktionskoefficient for et system kan effektivt mindskes ved at tilvejebringe et tyndt lag smøremiddel. Alternativt er det ofte muligt at sænke friktionen ved at indsætte et tæppe af gas mellem overfladerne, hvilket mindsker den tilsyneladende vægt på overfladen ovenpå og eliminerer produktionsfejl, såsom overfladegrahed. Ændringen i effektiv vægt sænker den normale kraft, mens manglen på mangler ændrer friktionskoefficienten; begge sænker matematisk den resulterende friktionskraft. Ingeniører har anvendt gaslagsfænomenet til at udvikle svævefly til rejse over både land- og vandoverflader.