Vad är rullande friktion?

Rullningsfriktion är en resistiv kraft som verkar för att bromsa rörelsen hos en sfär, cylinder eller hjul som rör sig i en rak linje över en jämn yta. Denna kraft är till stor del resultatet av objektets materialegenskaper och ytan som den är i kontakt med. Deformationer eller oregelbundenheter i föremålet eller ytan är viktiga faktorer som påverkar storleken på rullningsfriktionen, liksom kontaktområdet mellan de två.

Det finns små ojämnheter på ytan på de flesta saker oavsett hur släta de kan se ut. När ett objekt i vila är i kontakt med en yta, fångas dessa oegentligheter mot varandra och motstår rörelse. Detta är statisk friktion.

Mängden kraft som appliceras på ett föremål för att initiera rörelse måste vara tillräcklig för att övervinna statisk friktion. För att förbli i rörelse måste ett objekt i rörelse övervinna motstånd orsakat av oegentligheter. Detta motstånd är kinetisk friktion.

När materialen som komponerar ett föremål och en yta båda är relativt styva, finns det liten deformitet i formen av föremålet eller ytans elasticitet. I detta fall är de primära faktorerna som bestämmer rullande friktion den statiska eller kinetiska friktion och molekylfriktion. Molekylfriktion är inte en produkt av ytoregulariteter utan av kemisk bindning och elektriska interaktioner.

Mindre styva material kan tillåta att föremålet eller ytan deformeras i form eller elastisk på grund av deras interaktion. Ett föremål som däck eller basket kan deformeras när det rullar. Förändringen i form av ett mjukt föremål som rör sig över en hård yta ökar objektets kontaktområde med ytan. Den kinetiska friktionen ökas och storleken på den rullande friktionen ökar också.

Om ytan som ett föremål rör sig över är mjuk eller elastisk kommer objektet att sjunka ner i ytan och måste tvinga sig igenom. Detta är känt som plöjeffekten och är den viktigaste komponenten i rullningsfriktion i detta fall. Motståndskraften är inte jämnt fördelad över kontaktområdet med föremålet. Ytans deformation är störst i riktning mot objektets rörelse. Detta ökar i själva verket statisk friktion och därmed rullande friktion.

Om både objektet och ytan är elastiska är interaktionen mellan de två relativa och kan manipuleras för ett önskat resultat. Att forma ett föremåls form kan göra ytans elasticitet mer hanterbar. Det är ofta lättare att köra en bil genom mjukt smuts om bilens däck är mindre än helt uppblåsta, till exempel.