Jaki jest współczynnik tarcia kinetycznego?
Współczynnik tarcia kinetycznego jest zmienną bezjednostkową opartą na właściwościach materiału zastosowanych do obliczenia siły tarcia ślizgowego. Ma zastosowanie do klasycznej mechaniki obiektów sztywnych. Pomnożenie współczynnika tarcia kinetycznego przez siłę normalną na obiekcie da siłę tarcia kinetycznego. Tarcie kinetyczne zależy zatem tylko od właściwości materiału i normalnej siły działającej na obiekt.
Należy zauważyć, że współczynnik tarcia kinetycznego jest koncepcją mechaniki klasycznej i częścią teorii powstałej z obserwacji eksperymentalnych. Mechanika klasyczna została w dużej mierze opracowana przez brytyjskiego fizyka Izaaka Newtona i jego współczesnych w XVII wieku. Przedmiot zajmuje się interakcją dużych obiektów poruszających się ze stosunkowo małymi prędkościami. W szczególności do tego współczynnika stosuje się klasyczną mechanikę sztywnych ciał stałych. Ta subdyscyplina mechaniki klasycznej może opisać tarcie powstałe w wyniku przesuwania się dwóch ciał stałych i ignoruje siły wytwarzane przez dowolne płyny.
W ramach tej dziedziny współczynnik tarcia kinetycznego może zapewnić bardzo dokładne przewidywania. Aby uwzględnić płyny, należy wprowadzić dziedzinę mechaniki płynów. Jeśli zaangażowane skale są bardzo małe, mechanika kwantowa może rozwiązać związane z tym komplikacje.
Siła wytwarzana przez tarcie kinetyczne jest równa iloczynowi dwóch zmiennych. Pierwszy to współczynnik tarcia kinetycznego, a drugi to siła normalna. Siła normalna to siła zapewniana przez powierzchnię przedmiotu w celu powstrzymania ruchu innego obiektu. W przypadku grawitacji siła pionowa z ziemi powstrzymuje przedmioty przed upadkiem. Siła jest zawsze równa ciężarowi grawitacyjnemu przedmiotu stykającego się z ziemią; dlatego obiekt może pozostać w spoczynku, ponieważ siła grawitacji jest dokładnie anulowana przez siłę normalną.
Wzór na tarcie kinetyczne nie obejmuje prędkości ani wielkości obiektu. Oznacza to, że siła tarcia na przesuwanym obiekcie jest niezależna od tego, jak szybko się porusza. Siła tarcia działająca na pudło będzie taka sama, niezależnie od tego, czy ślizga się z prędkością jednej mili, kilometra na godzinę czy dwie. Podobnie siła nie zależy od powierzchni przedmiotu w kontakcie z ziemią. Będzie tak samo, czy pudełko będzie płaskie i szerokie, czy wysokie i cienkie.
Sam współczynnik tarcia kinetycznego jest właściwością empiryczną zaangażowanych materiałów. Oznacza to, że to tylko kwestia tego, które materiały tworzą dwie stykające się powierzchnie. Ponadto takie współczynniki pochodzą raczej z eksperymentu niż z teorii. Współczynnik tarcia kinetycznego jest zwykle oznaczony grecką literą mu z indeksem k .
Przy identycznych materiałach siła tarcia kinetycznego zależy tylko od siły normalnej przyłożonej do obiektu. W przypadku grawitacji na powierzchni Ziemi siła będzie zależeć tylko od masy obiektu. Cięższe obiekty mają proporcjonalnie większe tarcie ślizgowe niż lżejsze.