Vad är statisk friktion?
statisk friktion är en kraft som motstår rörelsen av två föremål mot varandra när föremålen ursprungligen är i vila. Ett enkelt exempel är ett träblock som sitter på en ramp - en kraft måste appliceras för att få blocket att glida ner rampen. En annan term, kinetisk friktion, gäller kraften som motsätter sig föremål som redan rör sig mot varandra. Styrkan hos dessa krafter kan beräknas och är känd som friktionskoefficienten. I verkliga situationer har koefficienten för statisk friktion nästan alltid visat sig vara större än för kinetiska, men i noggrant kontrollerade experiment, där ytorna på föremålen har rengjorts, är de två i allmänhet desamma.
Typiskt, som den kraft som tillämpas på ett objekt på en yta ökar, den statliga friktionskraften kommer att initiera det, så att det inte är, så är det inte, som den kraft som tillämpas på ett objekt på en yta ökar, den statliga friktionskraften kommer att initiera det, så att det inte är, så att det inte rör sig. Efter en viss punkt kommer emellertid objektet att börja röra sig, och vid denna tidpunkt friktionskraften WJag släpper, så att mindre kraft krävs för att hålla objektet i rörelse. Till exempel kan friktionskraften matcha den applicerade kraften upp till 50 Newtons - kraften mäts i Newtons (n) - men därefter kan det sjunka till 40 N. Därför krävs en kraft på drygt 50 n för att få objektet att röra sig, men därefter kommer drygt 40 n att räcka.
Beräkna koefficienten
statiska friktionskoefficienter kan beräknas för allt fast material eller materialpar. Ett koefficientvärde kan därför applicera på trä på trä, stål på stål eller stål på trä. Ett sätt att beräkna värdet för ett par material är att placera ett block av ett material på en ramp gjord av det andra - för ett enda material skulle blocket och rampen vara gjord av samma substans. Lutningen på rampen ökas gradvis tills blocket glider ner. Vinkeln där detta händer kan då vara ossed för att beräkna koefficienten för statisk friktion.
Koefficienten, när den används i formler och ekvationer, ges symbolen μ - den grekiska bokstaven mu. Ett abonnemang används vanligtvis för att skilja de två: μ s indikerar statisk friktion, medan μ k betyder kinetisk friktion. Till exempel är μ s för stål på stål 0,74, medan μ k för detta material är 0,57. Dessa värden är för typiska verkliga situationer och kan variera lite, beroende på omständigheter. Eftersom μ s -värdet kan påverkas av ytreegulariteter, smuts och spår av andra ämnen, betraktas μ k värdet som mer exakt, och är det som vanligtvis ges när en enkel friktionskoefficient krävs.
Faktorer som påverkar friktion
Ett antal faktorer bidrar till statisk friktion, men vanligtvis är den viktigaste ytan på ytorna. Även när du jämnar ner, olikaMaterial kommer att variera vad gäller de fina detaljerna på deras ytor. I praktiska termer är ingen yta helt smidig, men vissa kommer att ha större oegentligheter än andra. Skillnaden är uppenbar, i vissa fall: till exempel har ett sidenark en mycket smidig struktur som skapar mindre friktion, medan en torr asfaltväg är grov, vilket genererar mer motstånd mot rörelse. Andra faktorer inkluderar elektrostatisk attraktion och de typer av svaga kemiska bindningar som kan bildas mellan ytor.
exempel
Många människor är bekanta med statisk friktion, eftersom de möter den nästan dagligen; Till exempel är det på jobbet när någon glider en bok över ett bord. Ursprungligen måste en liten mängd kraft utövas för att få boken att röra sig, men när den rör sig kommer kinetisk friktion att spela, och mindre ansträngning kommer att krävas för att flytta den. Mängden kraft som krävs kan variera beroende på omständigheter. Till exempel, om en bok har ett biblioteksskydd på den och den blev fuktig,Våt bok kommer att kräva mer kraft för att röra sig, medan en helt ny pocketbok kan glida mycket enkelt över ett torrt träbord med en lackerad yta.
tabeller över statiska och kinetiska friktionskoefficienter finns tillgängliga för många vanliga material och kombinationer därav. Ett högre värde indikerar större friktion, så att mer kraft måste appliceras för att orsaka rörelse. Till exempel är μ S för aluminium på aluminium 1,05 - 1,35, vilket är mycket högt, medan värdet för polytetrafluoroetylen (PTFE) på PTFE är 0,04, vilket är extremt lågt och gör det mycket glatt. Det är svårt att skjuta en stoppad bil i rörelse på grund av den avsiktliga friktionen mellan däcken och marken; Detta gör att föraren är mer kontroll och gör bilen mindre benägna att glida.
Beräkning av bromsavstånd
Ett exempel på applicering av statisk friktion är att beräkna brytningsavståndet för en bil med en given hastighet och särskilt förhållanden. I normala omständigheterNCES, när däcken svänger på vägen, statiska, snarare än kinetiska, friktion, gäller. Μ s för ett torrt däck på en torr väg är cirka 1,00, medan värdet för ett vått däck på en våt väg endast är 0,2 - detta innebär att brytningsavståndet kommer att vara fem gånger större under våta förhållanden. Under torra förhållanden har en bil som reser med 31 miles per timme (50 km / h) ett bromsavstånd på 33 fot (10 meter), medan i våta förhållanden skulle bromsavståndet vara 164 fot (50 meter). När däcken glider, snarare än att rulla, längs ytan - som kan vara fallet under isiga förhållanden - är det kinetisk friktion som är viktig.