정적 마찰이란 무엇입니까?
정적 마찰은 물체가 처음에 정지되어있을 때 두 물체의 움직임에 저항하는 힘입니다. 간단한 예는 경사로에 앉아있는 나무 블록입니다. 블록을 경사로 아래로 미끄러지게하려면 힘을 가해 야합니다. 운동 마찰이라는 다른 용어는 이미 서로에 대해 움직이는 물체에 대항하는 힘에 적용됩니다. 이러한 힘의 강도를 계산할 수 있으며 마찰 계수라고합니다. 실제 상황에서 정적 마찰 계수는 거의 항상 운동에 대한 계수보다 더 큰 것으로 밝혀 지지만, 물체의 표면을 철저히 청소 한 신중하게 제어 된 실험에서는 두 가지가 일반적으로 동일합니다.
일반적으로 표면의 물체에 가해지는 힘이 증가함에 따라 물체의 움직임이 발생하지 않도록 정적 마찰력이 처음에는 물체와 일치하도록 증가합니다. 그러나 특정 지점이 지나면 물체가 움직이기 시작하고이 시점에서 마찰력이 떨어 지므로 물체를 계속 움직이기 위해 필요한 힘이 줄어 듭니다. 예를 들어, 마찰력은 최대 50 뉴턴의 가해진 힘과 일치 할 수 있습니다. 힘은 뉴턴 (N)으로 측정되지만 그 후에는 40N으로 떨어질 수 있습니다. 따라서 물체를 얻기 위해서는 50N 이상의 힘이 필요합니다 움직이지만 그 후에는 40N 이상이면 충분합니다.
계수 계산
정적 마찰 계수는 모든 고체 재료 또는 재료 쌍에 대해 계산할 수 있습니다. 따라서 계수 값은 목재의 목재, 강철의 철강 또는 목재의 강철에 적용될 수 있습니다. 한 쌍의 재료에 대한 값을 계산하는 한 가지 방법은 한 재료의 블록을 다른 재료로 만든 램프에 배치하는 것입니다. 단일 재료의 경우 블록과 램프가 동일한 물질로 만들어집니다. 블록이 아래로 미끄러질 때까지 경사로의 경사가 점차 증가합니다. 이런 일이 발생하는 각도는 정적 마찰 계수를 계산하는 데 사용될 수 있습니다.
공식과 방정식에 사용될 때 계수는 기호 μ (그리스 문자 mu)로 표시됩니다. 아래 첨자는 일반적으로 두 가지를 구별하기 위해 사용됩니다 : μs 는 정적 마찰을 나타내고, μk는 운동 마찰을 나타냅니다. 예를 들어 강재 강의 μs 는 0.74이고이 재료의 μk는 0.57입니다. 이 값은 일반적인 실제 상황을위한 것이며 상황에 따라 약간 다를 수 있습니다. μ s 값은 표면 불규칙성, 먼지 및 기타 물질의 미량에 영향을받을 수 있으므로 μ k 값은보다 정확한 것으로 간주되며 간단한 마찰 계수가 필요할 때 일반적으로 제공됩니다.
마찰에 영향을 미치는 요인
많은 요인들이 정적 마찰에 기여하지만 일반적으로 가장 중요한 것은 표면의 거칠기입니다. 매끄럽게 다듬어도 표면의 미세한 세부 사항에 따라 재료가 다릅니다. 실제적으로 표면이 완전히 매끄럽지는 않지만 일부는 다른 것보다 더 큰 요철을 갖습니다. 예를 들어 실크 시트는 매우 부드러운 질감으로 마찰이 적고 건조한 아스팔트 도로가 거칠어 운동에 대한 저항력이 높습니다. 다른 요인으로는 정전 기적 인력과 표면 사이에 형성 될 수있는 약한 화학 결합의 유형이 있습니다.
예
많은 사람들이 거의 매일 마찰에 직면하기 때문에 정적 마찰에 익숙합니다. 예를 들어 누군가가 테이블을 가로 질러 책을 슬라이드 할 때 작동합니다. 처음에는 책을 움직이기 위해 적은 양의 힘이 가해 져야하지만 일단 움직이면 운동 마찰이 일어나고 움직이기 위해 더 적은 노력이 필요합니다. 필요한 힘의 양은 상황에 따라 다를 수 있습니다. 예를 들어, 책에 도서관 표지가 있고 축축한 책이라면 젖은 책은 더 많은 힘이 필요하지만 새로운 종이 표지 책은 표면이 광택이 나는 마른 나무 테이블을 가로 질러 매우 쉽게 미끄러질 수 있습니다.
정적 및 운동 마찰 계수 표는 많은 일반적인 재료와 그 조합에 사용할 수 있습니다. 값이 클수록 마찰이 커지므로 움직임을 일으키기 위해 더 많은 힘을 가해 야합니다. 예를 들어, 알루미늄 알루미늄 의 μs 는 1.05 – 1.35로 매우 높으며 PTFE의 PTFE (polytetrafluoroethylene) 값은 0.04로 매우 낮아서 매우 미끄러 워집니다. 타이어와지면 사이의 의도적 인 마찰로 인해 정지 된 차량을 움직이기 어렵습니다. 이것은 운전자가 더 많은 제어를 할 수있게하고 차가 미끄러질 가능성을 줄입니다.
제동 거리 계산
정적 마찰의 적용의 일례는 주어진 속도 및 특정 조건에서 자동차의 파단 거리를 계산하는 것이다. 정상적인 상황에서 타이어가 도로에서 회전 할 때 운동, 마찰이 아닌 정적 인 것이 적용됩니다. 건조한 도로의 마른 타이어 의 μs 는 약 1.00 인 반면 젖은 도로의 젖은 타이어의 값은 0.2에 불과합니다. 이는 습한 조건에서 파단 거리가 5 배 더 길다는 것을 의미합니다. 건조한 조건에서 시간당 31 마일 (50kph)로 주행하는 자동차의 제동 거리는 10m (33 피트) 인 반면, 젖은 상태에서는 제동 거리가 50m (164 피트)입니다. 얼음 상태에서와 같이 타이어가 표면을 따라 구르기보다는 미끄러질 때, 운동 마찰이 중요합니다.