Innhold
Som en kraft som motarbeider bevegelse, reduserer friksjon alltid akselerasjonen. Friksjon oppstår mellom interaksjonen av et objekt mot en overflate. Størrelsen avhenger av egenskapene til både overflaten og objektet, og om gjenstanden beveger seg eller ikke. Friksjon kan være et resultat av et samspill mellom to faste objekter, men det trenger ikke å være det. Luftdrag er en type friksjonskraft, og du kan til og med behandle samspillet mellom en solid kropp som beveger seg på eller gjennom vann som en friksjonssamhandling.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Friksjonskraften avhenger av massen til et objekt pluss koeffisienten for å skyve friksjonen mellom objektet og overflaten den glir på. Trekk denne kraften fra den påførte kraften for å finne akselerasjonen av objektet. Formelen er akselerasjon (a) er lik friksjon (F) delt på dens masse (m) eller a = F ÷ m i henhold til Newtons andre lov.
Hvordan beregne friksjonskraft
Kraft er en vektormengde, som betyr at du må vurdere retningen den virker i. To hovedtyper av friksjonskrefter eksisterer: den statiske kraften (Fst) og glidekraften (Fsl). Selv om de virker i motsatt retning av den som et objekt beveger seg i, er normalkraften (FN) produserer disse kreftene, som virker vinkelrett på bevegelsesretningen. FN er lik vekten til objektet pluss eventuelle tilleggsvekter. Hvis du for eksempel trykker ned på en blokk med tre på et bord, øker du normalkraften, og dermed øker den friksjonskraften.
Både statisk og glidende friksjon er avhengig av egenskapene til det bevegelige legemet og overflaten som det beveger seg under. Disse egenskapene er kvantifisert i statiske koeffisienter (µst) og glidende (µsl) friksjon. Disse koeffisientene er dimensjonsløse og har blitt tabulert for mange vanlige gjenstander og overflater. Når du har funnet den som gjelder i din situasjon, beregner du friksjonskreftene ved å bruke disse ligningene:
Fst = µst × FN
Fsl = µsl × FN
Beregner akselerasjon
Newtons andre lov sier at akselerasjonen av et objekt (a) er proporsjonalt med kraften (F) som er påført den, og proporsjonalitetsfaktoren er objektenes masse (m). Med andre ord: F = ma. Hvis du er interessert i akselerasjon, kan du omorganisere ligningen for å lese a = F ÷ m.
Kraft er en vektormengde, som betyr at du må vurdere retningen den virker i. To hovedtyper av friksjonskrefter eksisterer: den statiske kraften (Fst) og glidekraften (Fsl). Selv om de virker i motsatt retning av den som et objekt beveger seg i, er normalkraften (FN) produserer disse kreftene, som virker vinkelrett på bevegelsesretningen. FN er lik vekten til objektet pluss eventuelle tilleggsvekter. Hvis du for eksempel trykker ned på en blokk med tre på et bord, øker du normalkraften, og dermed øker den friksjonskraften.
Den totale kraften (F) på et gjenstand som er utsatt for friksjon er lik summen av den påførte kraften (Fapp) og friksjonskraften (Ffr). Men siden friksjonskraften motsetter seg bevegelse, er dens negative i forhold til fremoverkraften, så F = Fapp - Ffr. Friksjonskraften er produktet av friksjonskoeffisienten og normalkraften, som i mangel av ekstra nedadgående krefter, er gjenstandens vekt. Vekt (w) er definert som massen (m) til et objekt ganger tyngdekraften (g): FN = w = mg.
Du er nå klar til å beregne akselerasjonen av et masseobjekt (m) underlagt en påført kraft Fapp og en friksjonsstyrke. Siden objektet beveger seg, bruker du koeffisienten for å skyve friksjon for å få dette resultatet:
a = (Fapp - µsl × mg) ÷ m