De dynamisk friktion eller kinetisk Det är den som inträffar mellan två kroppar i kontakt när ytan på en av dem rör sig i förhållande till den andra. Till exempel, i en låda som glider nerför en sluttning är friktionen dynamisk och fördelas över blockets kontaktyta.
Lutningen måste vara tillräckligt stor så att den tangentiella komponenten i vikten är lika med eller överstiger friktionskraften, annars skulle det fallande blocket sluta stoppa.
Friktionskraften är extremt viktig i det dagliga livet, eftersom den möjliggör förflyttning av människor, djur och fordon. På en friktionsfri yta, såsom en frusen sjö, är det inte möjligt att starta rörelse.
Friktion låter också våra bilar stanna när de är i rörelse.
Vid bromsning trycks bromsbeläggen mot hjulskivorna och tack vare dynamisk friktion stoppar de deras rotation. Men det räcker inte med bra bromsar, det är nödvändigt att det finns tillräckligt med friktionskraft mellan däcken och marken, för äntligen är detta den kraft som vi är beroende av för att få bilen att stanna..
Mänskligheten har lärt sig att hantera friktion till sin fördel. Således började han med att använda friktion mellan två bitar av torrt trä för att skapa eld.
Naturen har också lärt sig att hantera friktion till sin fördel. Till exempel är synovialmembranet som leder benen i lederna en av ytorna med den lägsta friktionskoefficienten som finns..
Artikelindex
Leonardo da Vinci var den första som systematiskt studerade rörelsen av ett block som glider på en plan yta, men hans studier gick obemärkt förbi.
Det var först på 1600-talet som den franska fysikern Guillaume Amontons återupptäckte friktionslagarna:
1.- Friktionskraften i ett block som glider på en plan yta motsätter alltid rörelseriktningen.
2. - Storleken på den dynamiska friktionskraften är proportionell mot klämkraften eller den normala kraften mellan blockets ytor och stödplanet.
3.- Den proportionella konstanten är friktionskoefficienten, statisk μoch vid ingen glidning och dynamisk μd när det finns. Friktionskoefficienten beror på materialet på ytorna i kontakt och grovhetens tillstånd.
4. - Friktionskraften är oberoende av det synliga kontaktområdet.
5.- När rörelsen på en yta i förhållande till den andra börjar är friktionskraften konstant och beror inte på den relativa hastigheten mellan ytorna.
I fallet med ingen glidning appliceras statisk friktion vars kraft är mindre än eller lika med den statiska friktionskoefficienten multiplicerad med det normala.
Den sista egenskapen var resultatet av den franska fysikern Charles Augustin de Coulombs bidrag, mest känd för sin berömda kraftlag mellan punktladdningar..
Dessa observationer leder oss till den matematiska modellen för den dynamiska friktionskraften F:
F = μd N
Där μd är den dynamiska friktionskoefficienten och N är den normala kraften.
Koefficienten för dynamisk friktion mellan två ytor bestäms experimentellt. Dess värde beror inte bara på materialen på båda ytorna, utan också på hur grovt eller polerat de har, samt deras renhet..
Ett sätt att bestämma detta är att skjuta och skjuta en låda med känd massa över en horisontell yta..
Om hastigheten vid tidpunkten för framdrivning är känd och avståndet från det ögonblicket till stoppet mäts är det möjligt att känna till bromsacceleration på grund av dynamisk friktion.
I detta experiment mäts initialhastigheten v och avståndet d, då är bromsacceleration:
a = - vtvå / 2d
Kraftschemat visas i figur 2. Viktens storlek är blockets massa m multiplicerad med tyngdacceleration g, och vikten pekar som känt alltid vertikalt nedåt..
N är den normala kraften på grund av den uppåtgående dragkraften från lagerytan och är alltid vinkelrät (eller normal) mot planet. Det normala existerar så länge ytorna är i kontakt och upphör så snart ytorna separeras.
Kraften F representerar den dynamiska friktionskraften. Det fördelas faktiskt på blockets nedre yta, men vi kan representera det som en enda kraft F appliceras i mitten av blocket.
Eftersom det finns vertikal jämvikt är storleken på det normala N är lika med vikten mg:
N = mg
I horisontell riktning orsakar friktionskraften retardationen av massblocket m enligt Newtons andra lag:
-F = m a
Friktionskraft F pekar åt vänster, så dess horisontella komponent är negativ, m är blockets massa och a är bromsacceleration.
Det hade tidigare erhållits a = - vtvå / 2d och även den dynamiska friktionsmodellen indikerar att:
F = μd N
Att ersätta i föregående ekvation har vi:
-μd N = - vtvå / 2d
Med hänsyn till att N = mg kan den dynamiska friktionskoefficienten redan lösas:
μd = vtvå / (2d mg)
Följande tabell visar de statiska och dynamiska friktionskoefficienterna för olika material. Det bör noteras att systematiskt är koefficienten för statisk friktion alltid större än koefficienten för dynamisk friktion..
Ett block på 2 kg massa skjuts på ett vågrätt golv och släpps. När den släpps registreras en hastighet på 1,5 m / s. Från det ögonblicket tills blocket stannar på grund av dynamisk friktion, körs 3 m. Bestäm koefficienten för kinetisk friktion.
Enligt formeln som erhållits i exemplet i föregående avsnitt är den dynamiska (eller kinetiska) friktionskoefficienten:
μd = vtvå / (2d mg) = 1.5två / (2x3x2 x9,8) = 0,019.
Att veta att blocket i figur 1 sjunker med konstant hastighet, att blockets massa är 1 kg och att lutningen på planet är 30 °, bestäm:
a) Värdet på den dynamiska friktionskraften
b) Koefficienten för dynamisk friktion mellan blocket och planet.
I figur 4 visas rörelseekvationen (Newtons andra lag) för problemet med ett block som faller nedför en lutning med friktionskoefficienten μd och lutning α (se kraftdiagram i figur 1)
I vår övning får vi veta att blocket sjunker med konstant hastighet, därför sjunker det ned med acceleration a = 0. Därifrån följer att friktionskraften är sådan att den är lika med viktens tangentiella komponent: F = mg Sen (α).
I vårt fall m = 1 kg och α = 30º så har friktionskraften F ett värde på 4,9N.
Å andra sidan är den normala kraften N lika med och i motsats till viktens vinkelräta komponent: N = mg Cos (α) = 8,48N .
Därifrån följer att koefficienten för dynamisk friktion är:
μd = F / N = 4,9 N / 8,48 N = 0,57
Ingen har kommenterat den här artikeln än.