De dynamisk friksjon eller kinetisk Det er den som oppstår mellom to legemer i kontakt når overflaten til den ene av dem beveger seg i forhold til overflaten til den andre. For eksempel, i en boks som glir nedover en skråning, er friksjonen dynamisk og fordeles over kontaktflaten til blokken.
Helningen må være stor nok til at den tangentielle komponenten av vekten er lik eller overskrider friksjonskraften, ellers vil den synkende blokken ende opp med å stoppe.
Friksjonskraften er ekstremt viktig i det daglige, siden den tillater bevegelse av mennesker, dyr og kjøretøy. På en friksjonsfri overflate, for eksempel en frossen innsjø, er det ikke mulig å starte bevegelse.
Friksjon lar også bilene våre stoppe når de er i bevegelse.
Når du bremser, presses bremseklossene mot hjulskivene, og takket være dynamisk friksjon stopper du rotasjonen. Men det er ikke nok å ha gode bremser, det er nødvendig at det er nok friksjonskraft mellom dekkene og bakken, for til slutt er dette den kraften vi er avhengige av for å få bilen til å stoppe..
Menneskeheten har lært å håndtere friksjon til sin fordel. Dermed begynte han med å bruke friksjon mellom to stykker tørt tre for å lage ild.
Naturen har også lært å håndtere friksjon i sin favør. For eksempel er de synoviale membranene som strekker leddbenene en av overflatene med den laveste friksjonskoeffisienten som eksisterer..
Artikkelindeks
Leonardo da Vinci var den første som systematisk studerte bevegelsen til en blokk som glir på en flat overflate, men studiene gikk ubemerket.
Det var først på 1600-tallet at den franske fysikeren Guillaume Amontons gjenoppdaget friksjonens lover:
1.- Friksjonskraften som er tilstede i en blokk som glir på en flat overflate, motarbeider alltid bevegelsesretningen.
2. - Størrelsen på den dynamiske friksjonskraften er proporsjonal med klemkraften eller den normale kraften mellom blokkens overflater og støtteplanet.
3.- Den proporsjonale konstanten er friksjonskoeffisienten, statisk μog i tilfelle glid og dynamisk μd når det er. Friksjonskoeffisienten avhenger av materialene til overflatene i kontakt og grovhet.
4.- Friksjonskraften er uavhengig av det tilsynelatende kontaktområdet.
5.- Når bevegelsen til den ene overflaten i forhold til den andre begynner, er friksjonskraften konstant og avhenger ikke av den relative hastigheten mellom overflatene.
I tilfelle ingen glidning påføres statisk friksjon hvis kraft er mindre enn eller lik den statiske friksjonskoeffisienten multiplisert med det normale.
Den siste eiendommen var resultatet av bidraget fra den franske fysikeren Charles Augustin de Coulomb, best kjent for sin berømte kraftlov mellom punktladninger..
Disse observasjonene fører oss til den matematiske modellen for den dynamiske friksjonskraften F:
F = μd N
Hvor μd er den dynamiske friksjonskoeffisienten og N er den normale kraften.
Koeffisienten for dynamisk friksjon mellom to flater bestemmes eksperimentelt. Verdien avhenger ikke bare av materialene på begge overflater, men av tilstanden til ruhet eller polering, samt renheten..
En måte å bestemme dette på er å skyve og skyve en kasse med kjent masse over en horisontal overflate..
Hvis hastigheten i øyeblikket for fremdrift er kjent og avstanden fra det øyeblikket til stoppet måles, er det mulig å kjenne bremseakselerasjonen på grunn av dynamisk friksjon.
I dette eksperimentet måles starthastigheten v og avstanden d, da er bremseakselerasjonen:
a = - vto / 2d
Kraftdiagrammet er vist i figur 2. Vektens størrelse er massen m av blokken ganget med tyngdeakselerasjonen g, og vekten peker som kjent alltid loddrett nedover..
N er den normale kraften på grunn av den bærende overflatens skyvekraft oppover og er alltid vinkelrett (eller normal) til planet. Det normale eksisterer så lenge overflatene er i kontakt og opphører så snart overflatene skilles.
Kraften F representerer den dynamiske friksjonskraften. Den distribueres faktisk på den nedre overflaten av blokken, men vi kan representere den som en enkelt kraft F påført i midten av blokken.
Siden det er vertikal likevekt, størrelsen på det normale N er lik den for vekten mg:
N = mg
I horisontal retning forårsaker friksjonskraften retardasjon av masseblokken m i henhold til Newtons andre lov:
-F = m a
Friksjonskraft F peker mot venstre, så den horisontale komponenten er negativ, m er blokkens masse og a er bremseakselerasjonen.
Det hadde tidligere blitt oppnådd a = - vto / 2d og også den dynamiske friksjonsmodellen indikerer at:
F = μd N
Ved å erstatte i forrige ligning har vi:
-μd N = - vto / 2d
Med tanke på at N = mg, kan den dynamiske friksjonskoeffisienten allerede løses:
μd = vto / (2d mg)
Tabellen nedenfor viser de statiske og dynamiske friksjonskoeffisientene for forskjellige materialer. Det skal bemerkes at systematisk er koeffisienten for statisk friksjon alltid større enn koeffisienten for dynamisk friksjon..
En blokk på 2 kg masse skyves på et horisontalt gulv og frigjøres. I øyeblikket frigjøringen registreres en hastighet på 1,5 m / s. Fra det øyeblikket til blokken stopper på grunn av dynamisk friksjon, kjøres 3 m. Bestem koeffisienten for kinetisk friksjon.
I henhold til formelen oppnådd i eksemplet i forrige avsnitt, er den dynamiske (eller kinetiske) friksjonskoeffisienten:
μd = vto / (2d mg) = 1.5to / (2x3x2 x9,8) = 0,019.
Å vite at blokken i figur 1 synker med konstant hastighet, at massen til blokken er 1 kg og at hellingen til planet er 30 °, bestemme:
a) Verdien av den dynamiske friksjonskraften
b) Koeffisienten for dynamisk friksjon mellom blokken og planet.
I figur 4 er bevegelsesligningen (Newtons andre lov) vist for problemet med en blokk som faller ned en skråning med friksjonskoeffisient μd og helning α (se kraftdiagram i figur 1)
I vår øvelse får vi beskjed om at blokken synker med konstant hastighet, derfor faller den ned med akselerasjon a = 0. Derfra følger det at friksjonskraften er slik at den tilsvarer den tangentielle komponenten av vekten: F = mg Sen (α).
I vårt tilfelle m = 1 kg og α = 30º slik at friksjonskraften F har en verdi på 4,9N.
På den annen side er den normale kraften N lik og i motsetning til vinkelrett komponent av vekten: N = mg Cos (α) = 8,48N .
Derfra følger det at koeffisienten for dynamisk friksjon er:
μd = F / N = 4,9 N / 8,48 N = 0,57
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.