Co to jest tarcie statyczne?
Tarcie statyczne jest siłą, która opiera się ruchowi dwóch obiektów przeciwko sobie, gdy obiekty są początkowo w spoczynku. Prostym przykładem jest drewniany blok siedzący na rampie - należy zastosować siłę, aby blok zjeżdżał z rampy. Kolejny termin, tarcie kinetyczne, dotyczy siły, która sprzeciwia się obiektom, które już się przeciwko sobie poruszają. Siła tych sił można obliczyć i jest znana jako współczynnik tarcia. W rzeczywistych sytuacjach współczynnik tarcia statycznego prawie zawsze okazuje się być większy niż w przypadku kinetyki, ale w starannie kontrolowanych eksperymentach, w których powierzchnie obiektów zostały dokładnie oczyszczone, dwa są ogólnie takie same.
zazwyczaj, jak siła zastosowana do obiektu na powierzchni wzrośnie powierzchni, statyczne smycze początkowe będą pasować do tego, tak że obiekt nie porusza się. Jednak po pewnym punkcie obiekt zacznie się poruszać, a w tym momencie siła tarcia wZrzutu, aby wymagać mniej siły, aby utrzymać obiekt poruszać się. Na przykład siła tarcia może pasować do przyłożonej siły do 50 newtonów - siła mierzona jest w Newtons (N) - ale następnie może spaść do 40 N. Dlatego siła nieco ponad 50 N jest wymagana do poruszania obiektu, ale następnie wystarczy nieco ponad 40 N.
. wystarczy. wystarczy.Obliczanie współczynnika
Współczynniki tarcia statycznego można obliczyć dla dowolnego materiału stałego lub pary materiałów. Wartość współczynnika może zatem zastosować drewno na drewnie, stal na stali lub stal na drewnie. Jednym ze sposobów obliczania wartości pary materiałów jest umieszczenie bloku jednego materiału na rampie wykonanej z drugiego - dla jednego materiału blok i rampa byłyby wykonane z tej samej substancji. Nachylenie na rampie jest stopniowo zwiększane, aż blok zsunie się w dół. Kąt, w którym to się dzieje, może być myed do obliczenia współczynnika tarcia statycznego.
Współczynnik, gdy jest stosowany w wzorze i równaniach, otrzymuje symbol μ - litera grecka MU. Klod dolny jest zwykle stosowany do rozróżnienia dwóch: μ s wskazuje na tarcie statyczne, podczas gdy μ k oznacza tarcie kinetyczne. Na przykład μm dla stali na stali wynosi 0,74, podczas gdy μ K dla tego materiału wynosi 0,57. Wartości te dotyczą typowych rzeczywistych sytuacji i mogą się nieco różnić, w zależności od okoliczności. Ponieważ na wartość μs może mieć wpływ nieregularności powierzchniowe, brudu i śladów innych substancji, wartość μ
Czynniki wpływające na tarcia
Wiele czynników przyczynia się do tarcia statycznego, ale zwykle najważniejsze jest chropowatość powierzchni. Nawet po wygładzaniu, inaczejMateriały będą się różnić pod względem drobnych szczegółów ich powierzchni. W praktyce żadna powierzchnia nie jest całkowicie gładka, ale niektóre będą miały większe nieprawidłowości niż inne. Różnica jest oczywista w niektórych przypadkach: na przykład arkusz jedwabny ma bardzo gładką teksturę, która powoduje mniejsze tarcia, podczas gdy sucha droga asfaltowa jest gruba, generując większą odporność na ruch. Inne czynniki obejmują przyciąganie elektrostatyczne i rodzaje słabych wiązań chemicznych, które mogą tworzyć się między powierzchniami.
Przykłady
Wiele osób zna tarcie statyczne, ponieważ spotykają go prawie codziennie; Na przykład to działa, gdy ktoś przesuwa książkę po stole. Początkowo należy wywierać niewielką siłę, aby książka się poruszyła, ale gdy się porusza, wchodzi w grę tarcia kinetyczne, a konieczne będzie mniej wysiłku, aby ją przenieść. Wymagana siła może się różnić w zależności od okoliczności. Na przykład, jeśli książka ma na niej okładkę biblioteki i ma wilgoć,Wet książka będzie wymagać większej siły do poruszania się, a zupełnie nowa książka w miękkiej oprawie może bardzo łatwo przesunąć się po suchym drewnianym stole z lakierowaną powierzchnią.
Tabele współczynników tarcia statycznego i kinetycznego są dostępne dla wielu powszechnych materiałów i ich kombinacji. Wyższa wartość wskazuje na większe tarcie, tak że należy zastosować większą siłę, aby spowodować ruch. Na przykład μ SObliczanie odległości hamowania
Jednym z przykładów zastosowania tarcia statycznego jest obliczanie odległości złamania samochodu z daną prędkością, a w szczególnych warunkach. W normalnych okolicachNCES, gdy opony zwracają się na drogę, obowiązują statyczne, a nie kinetyczne, tarcie. Μ s dla suchej opony na suchej drodze wynosi około 1,00, podczas gdy wartość mokrej opony na mokrej drodze wynosi zaledwie 0,2 - oznacza to, że odległość złamania będzie pięciokrotnie większa w mokrych warunkach. W suchych warunkach samochód przemieszczający się z prędkością 31 mil na godzinę (50 km / h) ma odległość hamowania 33 stóp (10 metrów), podczas gdy w mokrych warunkach odległość hamowania wynosiłaby 164 stóp (50 metrów). Kiedy opony ślizgają się, a nie toczą się, wzdłuż powierzchni - jak to może być w lodowatym warunkach - ważne jest tarcie kinetyczne.