Oppervlakken oefenen een wrijvingskracht uit die glijbewegingen weerstaat, en u moet de grootte van deze kracht berekenen als onderdeel van veel fysische problemen. De hoeveelheid wrijving hangt voornamelijk af van de "normale kracht" die oppervlakken uitoefenen op de objecten die erop zitten, evenals de kenmerken van het specifieke oppervlak dat u overweegt. Voor de meeste doeleinden kunt u de formule F
\u003d μN
gebruiken om de wrijving te berekenen, waarbij N
staat voor de "normale" kracht en " μ
”met de eigenschappen van het oppervlak.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Bereken de wrijvingskracht met de formule:

< em> F

\u003d μN

Waarbij N
de normale kracht is en μ

is de wrijvingscoëfficiënt voor uw materialen en of ze stilstaan of bewegen. De normale kracht is gelijk aan het gewicht van het object, dus dit kan ook worden geschreven:

F

\u003d μmg

Waar m
de massa van het object is en g
de versnelling door zwaartekracht is. De wrijving werkt om de beweging van het object tegen te gaan.
Wat is wrijving?

Wrijving beschrijft de kracht tussen twee oppervlakken wanneer u probeert over elkaar te bewegen. De kracht is bestand tegen beweging en in de meeste gevallen werkt de kracht in de tegenovergestelde richting van de beweging. Neer op het moleculaire niveau, wanneer u twee oppervlakken tegen elkaar drukt, kunnen kleine onvolkomenheden in elk oppervlak in elkaar grijpen en kunnen er aantrekkelijke krachten zijn tussen de moleculen van het ene materiaal en het andere. Deze factoren maken het moeilijker om ze langs elkaar te verplaatsen. Je werkt echter niet op dit niveau wanneer je de wrijvingskracht berekent. Voor alledaagse situaties groeperen fysici al deze factoren samen in de "coëfficiënt" μ

.
Berekening van de wrijvingskracht

1. Vind het normale Kracht
   
   

   De "normale" kracht beschrijft de kracht die het oppervlak waarop een object rust (of waarop wordt gedrukt) op het object uitoefent. Voor een stilstaand object op een plat oppervlak moet de kracht zich precies verzetten tegen de kracht vanwege de zwaartekracht, anders zou het object bewegen volgens de bewegingswetten van Newton. De "normale" kracht ( N
   ) is de naam voor de kracht die dit doet.
   

   Het werkt altijd loodrecht op het oppervlak. Dit betekent dat op een hellend oppervlak de normale kracht nog steeds rechtstreeks van het oppervlak af wijst, terwijl de zwaartekracht direct naar beneden wijst.
   

   De normale kracht kan in de meeste gevallen eenvoudig worden beschreven door:
   

   N
   
   \u003d mg
   
   

   Hier vertegenwoordigt m
   de massa van het object, en g
   staat voor de versnelling ten gevolge van de zwaartekracht, die 9,8 meter per seconde per seconde (m /s ^{2) is, of netwonen per kilogram (N /kg). Dit komt eenvoudig overeen met het "gewicht" van het object.}
   

   Voor hellende oppervlakken wordt de sterkte van de normaalkracht verminderd naarmate het oppervlak meer helt, zodat de formule wordt:
   

   N
   
   \u003d mg
   cos ( θ)
   
   
   

   Met θ
   staat voor de hoek waarop het oppervlak neigt.
   

   Voor een eenvoudige voorbeeldberekening, overweeg een plat oppervlak met een blok hout van 2 kg erop. De normale kracht zou direct naar boven wijzen (ter ondersteuning van het gewicht van het blok) en u zou berekenen:
   

   N
   
   \u003d 2 kg × 9,8 N /kg \u003d 19.6 N
   

2. Zoek de juiste coëfficiënt
   
   

   De coëfficiënt is afhankelijk van het object en de specifieke situatie waarmee u werkt. Als het object niet al over het oppervlak beweegt, gebruikt u de statische wrijvingscoëfficiënt μ
   
   _{statisch, maar als het beweegt, gebruikt u de glijcoëfficiënt < em> μ
   dia.}
   

   Over het algemeen is de glijcoëfficiënt kleiner dan de statische wrijvingscoëfficiënt. Met andere woorden, het is gemakkelijker om iets te schuiven dat al schuift dan om iets te schuiven dat nog steeds schuift.
   

   De materialen die u overweegt, beïnvloeden ook de coëfficiënt. Als het blok hout van eerder op een baksteenoppervlak was, zou de coëfficiënt 0,6 zijn, maar voor schoon hout kan dit ergens liggen tussen 0,25 en 0,5. Voor ijs op ijs is de statische coëfficiënt 0,1. Nogmaals, de glijcoëfficiënt vermindert dit zelfs nog meer, tot 0,03 voor ijs op ijs en 0,2 voor hout op hout. Zoek deze op voor je oppervlak met behulp van een online tabel (zie bronnen).
   

3. Bereken de wrijvingskracht
   
   

   De formule voor de wrijvingskracht:
   

   F
   
   \u003d μN
   
   

   Beschouw bijvoorbeeld een houten blok van 2 kg massa op een houten tafel, die van stationair wordt geduwd. In dit geval gebruikt u de statische coëfficiënt, met μ
   <sub>statisch \u003d 0,25 tot 0,5 voor hout. Als we μ
   statisch \u003d 0,5 nemen om het potentiële effect van wrijving te maximaliseren, en de N
   
   \u003d 19.6 N van eerder onthouden, is de kracht:</sub>
   

   F
   
   \u003d 0,5 × 19,6 N \u003d 9,8 N
   

   Vergeet niet dat wrijving alleen kracht biedt om beweging te weerstaan, dus als u zachtjes gaat duwen en steviger, zal de wrijvingskracht toenemen tot een maximale waarde, wat u zojuist hebt berekend. Natuurkundigen schrijven soms F
   _{max om dit punt duidelijk te maken.}
   

   Zodra het blok beweegt, gebruikt u μ
   
   _{slide \u003d 0.2, in dit geval:}
   

   F
   
   <sub>slide
   
   \u003d μ
   dia N</sub>
   
   

   \u003d 0.2 × 19.6 N \u003d 3.92 N