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 mdash;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 noggrant, är de två i allmänhet desamma.

Vanligtvis är det vanligtvis vanligtvisNär den kraft som appliceras på ett objekt på en yta ökar kommer den statiska friktionskraften initialt att öka för att matcha den, så att objektet inte rör sig.Efter en viss punkt kommer emellertid objektet att börja röra sig, och vid denna tidpunkt kommer friktionskraften att sjunka, så att mindre kraft krävs för att hålla objektet i rörelse.Till exempel kan friktionskraften matcha den applicerade kraften upp till 50 Newtons MDASH;kraft mäts i Newtons (n) mdash;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 kan drygt 40 n räcka.

Beräkning av koefficienten

Statiska friktionskoefficienter kan beräknasför 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 mdash;För ett enda material skulle blocket och rampen vara gjord av samma substans.Lutningen på rampen ökas gradvis tills blocket glider ner.Vinkeln vid vilken detta händer kan sedan användas för att beräkna koefficienten för statisk friktion.

Koefficienten, när den används i formler och ekvationer, ges symbolen #956; mdash;den grekiska brevet mu.Ett abonnemang används vanligtvis för att skilja de två: #956; S indikerar statisk friktion, medan #956; k betyder kinetisk friktion.Till exempel är #956; S för stål på stål 0,74, medan #956; K för detta material är 0,57.Dessa värden är för typiska verkliga situationer och kan variera lite, beroende på omständigheter.Eftersom #956; s -värdet kan påverkas av ytreegulariteter, smuts och spår av andra ämnen betraktas #956; k -värdet som mer exakt, och är det som vanligtvis ges när en enkel koefficientav friktion krävs.

Faktorer som påverkar friktion

Ett antal faktorer bidrar till statisk friktion, men vanligtvis är den viktigaste ytan hos ytorna.Även när de jämnas ut kommer olika material att variera i termer av 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 skjuter 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 kommer den våta bokenQuire mer kraft att röra sig, medan en helt ny pocketbok kan glida mycket enkelt över ett torrt träbord med en lackerad yta.

Tabeller med 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 #956; 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 driva en stoppad bil i rörelse på grund av den avsiktliga friktionen mellan däcken och marken;Detta tillåter föraren 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 i särskilda förhållanden.Under normala omständigheter, när däcken svänger på vägen, tillämpas statiska, snarare än kinetiska, friktion.#956; 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 mdash;Detta innebär att brytningsavståndet kommer att vara fem gånger större i 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 mdash;Som kan vara fallet under isiga förhållanden mdash;Det är kinetisk friktion som är viktig.