Hva er friksjonskoeffisienten?

Friksjon er den varmeproduserende motstandskraft som genereres av bevegelsen av to kontaktflater mot hverandre. Det er indirekte produktet av en av de fire kjente grunnleggende kreftene. Friksjonen av et system er umulig å forhåndsbestemme ut fra teoretiske første prinsipper. Matematisk inkluderer uttrykket for friksjon en enkelt konstant som inkluderer alle årsaksfaktorer - en friksjonskoeffisient (COF), symbolisert med den greske bokstaven, μ. Ligningen er ganske enkelt skrevet f _x = μ _x F, der f _x definerer formen og målet for friksjonen, mens F er den vinkelrett eller "normale" kraften som utøves av begge overflater, på den andre.

Alle friksjonskoeffisienter er dimensjonsløse, skalare mengder; individuelle medvirkende faktorer motstår fullstendig forklaring eller kvantifisering. Den grunnleggende kraften som er ansvarlig for mest friksjon, er også den som muliggjør dannelse av kjemiske bindinger - den elektrostatiske kraften. Ved førstegangs betraktning kan det se ut som om tyngdekraften er kilden til friksjon, siden den nedadgående kraften på grunn av tyngdekraften er kilden til variabelen F. Faktisk er koeffisienten et mål på "klebrigheten" mellom de to overflatene, og som bestemmes på mikroskopisk nivå av de elektriske ladningene som har en tendens til å forhindre bevegelse ved å "binde" dem sammen. Slik binding er kjennetegn ved lim som brukes til å sementere to overflater sammen.

At dette er tilfelle er godt illustrert av den moderne polymeren, polytetrafluoroetylen (PTFE). PTFE er mest kjent under navnet DuPont ™, Teflon®, og viser kun de svært svakt attraktive elektrostatiske kreftene i London. Dette gir PTFE en friksjonskoeffisient blant de "topp tre" som er kjent - omtrent 0,05-0,10. Hvis friksjonskoeffisienten var tyngdekraften, ville ikke overflatenes kjemi ha noe å si, og slike stoffer som ikke ville være like økonomiske viktige som de er.

Det er måter å senke friksjonen på uten å på noen måte endre materialene overflatene er laget av. Friksjonskoeffisient for et system kan reduseres effektivt ved å tilveiebringe et tynt lag smøremiddel. Alternativt er det ofte mulig å senke friksjonen ved å sette inn et teppe med gass mellom overflatene, noe som reduserer den tilsynelatende vekten av overflaten på toppen og eliminerer produksjonsfeil, så som overflateuhet. Endringen i effektiv vekt senker normalkraften, mens mangelen på feil forandrer friksjonskoeffisienten; begge lavere matematisk den resulterende friksjonskraften. Ingeniører har benyttet seg av gasslag-fenomenet for å utvikle svevefartøyer for å reise over både land- og vannoverflater.