Friktion är kraften som motverkar rörelsen av ett föremål. För att stoppa ett rörligt föremål måste kraften verka i motsatt riktning mot rörelseriktningen. Om du till exempel trycker på en boll som ligger på golvet kommer den att röra sig. Kraften från trycket flyttar den till en annan plats. Gradvis saktar bollen ner och slutar röra sig. Kraften som motverkar ett föremåls rörelse kallas friktion. I naturen och inom tekniken finns det ett stort antal exempel på tillämpningen av denna kraft.
Typer av friktion
Det finns olika typer av friktion:
Ett skridskoblad som rör sig över isen är ett exempel på att halka. När skridskoåkaren rör sig runt isbanan, nuddar botten av skridskorna golvet. Källan till friktion är kontakten mellan bladets yta och isen. Vikten av ett föremål och vilken typ av yta det rör sig på avgörmängden glid (friktion) mellan två föremål. Ett tungt föremål utövar mer tryck på ytan det glider över, så det blir mer glidfriktion. Eftersom friktionen beror på attraktionskrafter mellan föremålens ytor, beror mängden friktion på materialen i de två samverkande föremålen. Prova att åka skridskor på en slät sjö så kommer du att tycka att det är mycket lättare än att åka skridskor på en grov grusväg
- Vilofriktion (kohesion) - kraften som uppstår mellan 2 kontaktande kroppar och förhindrar uppkomsten av rörelse. Till exempel, för att flytta en garderob, hamra en spik eller knyta skosnören, måste du övervinna vidhäftningskraften. Det finns många liknande exempel på friktion i naturen och tekniken.
- När du cyklar är kontakten mellan hjulet och vägen ett exempel på rullande friktion. När ett föremål rullar på en yta är kraften som krävs för att övervinna rullfriktion mycket mindre än den som krävs för att övervinna glidning.
Kinetisk friktion
När du tryckte boken på bordet och den rörde sig ett visst avstånd upplevde den friktionen av rörliga föremål. Denna kraft är känd som den kinetiska friktionskraften. Det verkar på en yta av en annan när två ytor gnider mot varandra eftersom en eller båda ytorna rör sig. Om du lägger ytterligare böcker ovanpå den första boken för att öka normalkraften blir den kinetiska friktionskraftenöka.
Det finns följande formel: Ffriction=ΜFn. Kraften för kinetisk friktion är lika med produkten av den kinetiska friktionskoefficienten och normalkraften. Det finns ett linjärt samband mellan dessa två krafter. Den kinetiska friktionskoefficienten relaterar friktionskraften till normalkraften. Eftersom det är en kraft är enheten för att mäta den Newton.
Statisk friktion
Föreställ dig att du försöker skjuta en soffa över golvet. Du trycker på den med lite kraft, men den rör sig inte. Den statiska friktionskraften verkar som svar på kraft, i ett försök att orsaka rörelse av ett stationärt föremål. Om det inte finns någon sådan kraft på föremålet är den statiska friktionskraften noll. Om det finns en kraft som försöker orsaka rörelse, kommer den andra att öka till sitt maximala värde innan den övervinns, och rörelsen börjar.
Formel för denna vy: Ffriction=ΜsFn. Den statiska friktionskraften är mindre än eller lika med produkten av den statiska friktionskoefficienten Μ (s) och normalkraften F (n). I soffexemplet balanserar den maximala statiska friktionskraften kraften från personen som trycker den tills soffan börjar röra sig.
Mätning av friktionskoefficienter
Vad bestämmer friktionskraften? I naturen och tekniken spelar de material som ytorna är gjorda av en viss roll. Tänk dig till exempel att försöka spela basket medan du bär strumpor istället för atletiska skor. Det kanavsevärt försämra dina chanser att vinna. Skon hjälper till att ge den kraft som behövs för att bromsa och ändra riktning snabbt när du springer på underlaget. Det är mer friktion mellan dina skor och en basketplan än mellan dina strumpor och ett polerat trägolv.
Olika koefficienter visar hur lätt ett objekt kan glida över ett annat. Deras exakta mätningar är ganska känsliga för ytförhållanden och bestäms experimentellt. Våta ytor beter sig mycket annorlunda än torra ytor.
Fysik: friktionskraften i naturen och tekniken
Du upplever friktion hela tiden och du borde vara glad att det är möjligt. Det är denna kraft som hjälper till att hålla stationära föremål på plats, och en person faller inte när han går. Vad är friktion? Inom natur och teknik finns exempel i varje steg. Du kanske inte inser det, men du är redan mycket bekant med denna kraft. Det sker i motsatt rörelseriktning, och på grund av detta är det en kraft som påverkar rörelsen av föremål.
När du flyttar lådan över golvet verkar friktionen mot lådan i motsatt riktning mot lådan. När du går nerför ett berg motverkar friktion din nedåtgående rörelse. När du bromsar i en bil och fortsätter att röra dig ett tag, verkar friktionen mot din glidriktning, vilket hjälper till att så småningom stoppa slirningen helt.
När två objekt "gnuggar" in i varandra sätts krafter inattraktion mellan objektens molekyler, vilket orsakar friktion. I naturen och tekniken kan det förekomma mellan nästan alla faser av materia - fasta ämnen, vätskor och gaser. Friktion uppstår mellan två föremål, till exempel en låda och ett golv, men kan även uppstå mellan fiskar och vattnet de simmar i, och föremål som faller i luften. Friktion på grund av luft har ett speciellt namn: luftmotstånd.
Friktionens roll i naturen, tekniken, livet
Friktion är en integrerad del av den mänskliga upplevelsen. Vi behöver dragkraft för att gå, stå, arbeta och rida. Samtidigt behöver vi energi för att övervinna motstånd mot rörelse, så för mycket friktion kräver överskottsenergi för att utföra arbete, vilket resulterar i ineffektivitet. Under 2000-talet står mänskligheten inför de dubbla utmaningarna med energibrist och global uppvärmning från förbränning av fossila bränslen. Förmågan att kontrollera friktion har alltså blivit en högsta prioritet i dagens värld, men många saknar fortfarande förståelse för friktionens grundläggande natur.
Friktion i naturen och teknik (fysik) har alltid varit föremål för nyfikenhet. Intensiva studier av ursprunget till denna kraft började på 1500-talet, efter Leonardo da Vincis banbrytande arbete. Men framstegen med att förstå dess natur har varit långsamma, hämmad av bristen på ett instrument för noggrann mätning. De geniala experiment som vetenskapsmannen Coulomb och andra utförde har gett viktig information för att lägga grunden för förståelse. Med början i slutet av 1800-talet och tidigtÅngmaskiner, lok och sedan flygplan dök upp på 1900-talet. Utforskning av rymden kräver också en tydlig förståelse av friktionen och förmågan att kontrollera den.
Betydande framsteg i hur man tillämpar och kontrollerar friktion i naturteknik, i vardagen, har gjorts genom försök och misstag. I början av 2000-talet uppstod en ny dimension av friktion i nanoskala på grund av användningen av nanoteknologi. Människans förståelse av atomär och molekylär friktion expanderar snabbt. Idag kräver energieffektivitet och förnybar energiproduktion omedelbar uppmärksamhet eftersom vetenskapen strävar efter att minska koldioxidutsläppen. Förmågan att kontrollera friktionen blir ett viktigt steg i sökandet efter hållbara teknologier. Det är indikatorn på energieffektivitet. Om det är möjligt att minska onödiga energiförluster och öka nuvarande energieffektivitet kommer detta att ge tid att utveckla alternativa energikällor.
Exempel på friktion i livet
Friktion är en kraft som är resistiv. Det hindrar ett annat föremåls rörelse genom att applicera viss kraft. Men var kommer denna kraft ifrån? Först är det värt att börja överväga det från molekylär nivå. Friktionen vi ser i vardagen kan orsakas av ytjämnhet. Detta är vad forskare länge trodde var huvudorsaken till dess utseende.
De enklaste exemplen på friktion i naturen och tekniken är följande:
- När man går, tvingar friktionen detpåverkar sulan, ger oss möjlighet att gå vidare.
- En stege som lutar mot en vägg faller inte till golvet.
- Folk som knyter sina skosnören.
- Utan friktionskraften skulle bilar inte kunna köra inte bara uppför, utan även på en plan väg.
- I naturen hjälper det djur att klättra i träd.
Det finns många sådana punkter, det finns också fall där denna kraft, tvärtom, kan störa. Till exempel, för att minska friktionen, får fiskar ett speciellt smörjmedel, tack vare vilket de, förutom den strömlinjeformade kroppsformen, kan röra sig smidigt i vattnet.
