Vi finder friktionskraften. Formlen for friktionens kraft

Friktion er et fænomen, vi møder ihverdagen hele tiden. Bestem om friktion er skadelig eller nyttig, umulig. For at gøre et skridt på glat is er hårdt arbejde, på en grov overflade af asfalt giver gaden glæde. Dele af køretøjer uden fedt slides meget hurtigere ud.

Undersøgelsen af ​​friktion, kendskab til dets grundlæggende egenskaber tillader en person at bruge den.

Friktionens kraft i fysikken

Den kraft, der opstår, når du flytter eller prøverbevægelsen af ​​en krop langs overfladen af ​​den anden, rettet mod bevægelsesretningen, anvendt på bevægende legemer, kaldes friktionskraften. Friktionskraftmodulet, hvis formel afhænger af mange parametre, varierer afhængigt af modstandstypen.

Følgende typer friktion skelnes:

• hvile

• slip;

• rullende

Ethvert forsøg på at flytte en tung genstand fra stedet (kabinet, sten) fører til spændingen af ​​mandens kræfter. Samtidig er emnet ikke altid sat i bevægelse. Frihedsfriheden forstyrrer dette.

Hvilestilstand

Den beregnede formel for hvilens friktionskraft tillader ikke os at bestemme det nøjagtigt nok. I kraft af Newtons tredje lov af værdien af ​​fred kræfter modstand afhænger af den påførte kraft.

Med stigende kraft øges friktionskraften også.

0 <F_{tredobbelt alarm} <F_max

Friktion af hvile tillader ikke negle drevet ind i et træat falde ud; knapper syet med gevind, fastholdt på plads. Det er interessant, at det er modstanden i hvile, der gør det muligt for en at gå. Og det er rettet i løbet af en persons bevægelse, som modsiger den generelle tilstand af ting.

Slip fænomen

Med en stigning i den ydre kraft kører kroppen op tilværdien af ​​den største friktionskræft, det kommer i bevægelse. Den glidende friktionskraft overvejes i processen med at glide en krop over overfladen af ​​den anden. Dens værdi afhænger af de interagerende overflades egenskaber og kraften af ​​den vertikale handling på overfladen.

Designformlen for glidfriktionskraften er: F = μP, hvor μ er proportionalitetskoefficienten (glidfriktion), P er den vertikale (normale) trykkraft.

Et af drivkræfterne er friktionenSlip, hvis formel er skrevet ved hjælp af støttens reaktionskraft. På grund af opfyldelsen af ​​Newtons tredje lov er kræfterne med normalt tryk og reaktionens reaktion lige i størrelse og modsat i retning: P = N.

Før bestemmelsen af ​​friktionsstyrken, hvis formel opnår en anden form (F = μ N), bestemmes reaktionskraften.

Modstandskoefficienten ved glidning indføres eksperimentelt for to friktionsflader, afhænger af kvaliteten af ​​deres behandling og materiale.

Tabel. Værdien af ​​modstandskoefficienten for forskellige overflader

Nej	Interagerende overflader	Værdien af ​​glidfriktionskoefficienten
1	Stål + is	0,027
2	Eg + eg	0,54
3	Læder + støbejern	0,28
4	Bronze + jern	0,19
5	Bronze + støbejern	0,16
6	Stål + Stål	0,15

Den største friktionskraft af hvile, hvis formel er skrevet ovenfor, kan defineres på samme måde som glidfriktionskraften.

Dette bliver vigtigt, når man løser problemerbestemmelse af trækstyrken. For eksempel glider en bog, der drives af en hånd, der trykkes ovenfra, glidende under en modstand mod hvile, der opstår mellem hånden og bogen. Modstandens størrelse afhænger af værdien af ​​kraften af ​​vertikal tryk på bogen.

Rollende fænomen

Overgangen af ​​vores forfædre fra drager til vognebetragtes som revolutionerende. Hjulets opfindelse er den største opfindelse af menneskeheden. Rullende friktion, som opstår når hjulet bevæger sig langs overfladen, er meget ringere end størrelsen af ​​modstanden mod glidning.

Udseendet af friktionskræfter er forbundet medkræfter af normal tryk på et hjul på en overflade, har karakteren skelne den fra at glide. På grund af den lille deformation af hjulet forekommer forskellige trykkræfter i midten af ​​det dannede område og langs dets kanter. Denne forskel i kræfter bestemmer udseendet af modstand under rulning.

Beregningsformlen for rullende friktionskraft tages sædvanligvis på samme måde som glidningsprocessen. Forskellen ses udelukkende i værdierne af modstandskoefficienten.

Modstanden af ​​modstand

Når ujævnheden af ​​friktionsflader ændresværdien af ​​friktionskraften ændres også. Med en stor forstørrelse ser de to sammenhængende overflader ud som uregelmæssigheder med skarpe toppe. Når overlejret er de udragende dele af kroppen i kontakt med hinanden. Det samlede kontaktområde er ubetydeligt. Når du flytter eller forsøger at flytte legemer "toppe" skaber modstand. Friktionskraftens størrelse afhænger ikke af området af kontaktfladerne.

Det ser ud til at to helt glatteOverflader må ikke modstå absolut. I praksis er friktionskraften i dette tilfælde maksimal. Denne uoverensstemmelse forklares af arten af ​​kræfts oprindelse. Disse er elektromagnetiske kræfter, der virker mellem atomer af interaktive organer.

Mekaniske processer, der ikke ledsages affriktion i naturen er umulig, fordi der ikke er nogen mulighed for at "afbryde" den elektriske interaktion mellem ladede organer. Modstandskræfternes uafhængighed fra organernes gensidige stilling gør det muligt at kalde dem ikkepotentiale.

Det er interessant at friktionens kraft, hvis formelvarierer afhængigt af hastigheden af ​​de interaktive organer, er proportional med kvadratet af den tilsvarende hastighed. Til sådan kraft vedrører kraften af ​​viskøs modstand i en væske.

Bevægelse i væske og gas

Flytning af et faststof i en væske eller gas,væske nær en fast overflade ledsages af en viskos resistens. Dens oprindelse er forbundet med interaktionen mellem væskelag trækkes af en fast krop under bevægelsesprocessen. De forskellige hastigheder af lagene er en kilde til viskos friktion. Det særlige ved dette fænomen er fraværet af væskefri friktion af hvile. Uanset størrelsen af ​​den ydre påvirkning kommer kroppen i bevægelse, mens den er i væsken.

Afhængig af bevægelsens hastighed, styrkenmodstand bestemmes af bevægelsens hastighed, formen af ​​bevægelig krop og viskositeten af ​​væsken. Bevægelse i vand og olie af samme krop ledsages af forskellig modstandsdygtighed.

For små hastigheder: F = kv, hvor k - proportionalitetskoefficient afhængigt af de lineære dimensioner af kroppen og egenskaberne af det medium, v - hastighed af kroppen.

Væskens temperatur påvirker også friktionen i den. I frostvejr bliver bilen opvarmet, så olien opvarmes (dens viskositet falder) og hjælper med til at reducere ødelæggelsen af ​​motorens kontaktdele.

Forøg kørehastigheden

En betydelig stigning i kroppens hastighed kanforårsage turbulente strømme, mens modstanden stiger kraftigt. Værdi har: kvadratet af bevægelsens hastighed, densiteten af ​​mediet og overfladearealet af kroppen. Formlen for friktionskraften har en anden form:

F = kv², hvor k er en proportionalitetskoefficient afhængig af kroppens form og mediumets egenskaber, v er kroppens hastighed.

Hvis kroppen er strømlinet, kan turbulens reduceres. Formen på delfiner og hvaler er et perfekt eksempel på naturens love, som påvirker dyrenes hastighed.

Energimetode

Arbejdet med at flytte kroppen er hæmmet af miljøets modstand. Når man anvender loven om bevarelse af energi, siges det, at forandringen i mekanisk energi er lig med arbejdet med friktionskræfter.

Arbejdsstyrken beregnes ved hjælp af formlen: A = Fscosα, hvor F er den kraft, hvorpå kroppen bevæger sig med en afstand s, α er vinklen mellem kraftens og forskydningsretningerne.

Tydeligvis er modstandskraften modsat forskydningen af ​​kroppen, hvorfra cosα = -1. Arbejdet af friktionskraften, hvis formel har form A_smp = - Fs, værdien er negativ. Samtidig omdannes mekanisk energi til intern energi (deformation, opvarmning).

</ p>