Wrijving is een onderdeel van het dagelijks leven. Terwijl je bij geïdealiseerde fysische problemen vaak dingen als luchtweerstand en de wrijvingskracht negeert, moet je, als je de beweging van objecten over een oppervlak nauwkeurig wilt berekenen, rekening houden met de interacties op het contactpunt tussen het object en het oppervlak.

Dit betekent meestal werken met glijdende wrijving, statische wrijving of rollende wrijving, afhankelijk van de specifieke situatie. Hoewel een rollend object zoals een bal of wiel duidelijk minder wrijvingskracht ervaart dan een object dat je moet schuiven, moet je nog steeds leren de rolweerstand te berekenen om de beweging van objecten zoals autobanden op asfalt te beschrijven.
Definitie van rolwrijving

Rolwrijving is een type kinetische wrijving, ook bekend als rolweerstand
, die van toepassing is op rolbeweging (in tegenstelling tot glijbeweging - het andere type kinetische wrijving) en verzet zich in wezen tegen de rollende beweging op dezelfde manier als andere vormen van wrijvingskracht.

Over het algemeen houdt rollen niet zoveel weerstand in als glijden, dus de wrijvingscoëfficiënt
op een oppervlak is meestal kleiner dan de wrijvingscoëfficiënt voor glijdende of statische situaties op hetzelfde oppervlak.

Het rolproces (of puur rollen, dwz zonder slippen) is heel anders dan glijden, omdat rollen extra omvat wrijving als elke nieuwe poi nt op het object komt in contact met het oppervlak. Als gevolg hiervan is er op elk moment een nieuw contactpunt en is de situatie ogenblikkelijk vergelijkbaar met statische wrijving.

Er zijn veel andere factoren buiten de oppervlakteruwheid die ook de rolwrijving beïnvloeden; bijvoorbeeld, de hoeveelheid die het object en het oppervlak voor de rollende beweging vervormen wanneer ze in contact zijn, beïnvloedt de sterkte van de kracht. Auto- of vrachtwagenbanden ervaren bijvoorbeeld meer rolweerstand wanneer ze worden opgepompt tot een lagere druk. Naast de directe krachten die op een band drukken, is een deel van het energieverlies te wijten aan warmte, genaamd hysteresisverliezen
.
Vergelijking voor rolwrijving

De vergelijking voor rolwrijving is in principe hetzelfde als de vergelijkingen voor glijdende wrijving en statische wrijving, behalve met de rollende wrijvingscoëfficiënt in plaats van de vergelijkbare coëfficiënt voor andere soorten wrijving.

Gebruik F
_{k, r voor de kracht van de rollende wrijving (dwz kinetisch, rollend), F
n voor de normale kracht en μ
k, r voor de rollende wrijvingscoëfficiënt , de vergelijking is:
F_ {k, r} \u003d μ_ {k, r} F_n}

Omdat wrijvingswrijving een kracht is, is de eenheid van F
_{k, r newton . Wanneer u problemen met een rollend lichaam oplost, moet u de specifieke wrijvingscoëfficiënt voor uw specifieke materialen opzoeken. Engineering Toolbox is over het algemeen een fantastische bron voor dit soort dingen (zie bronnen).}

Zoals altijd heeft de normale kracht ( F
_{n) dezelfde grootte van het gewicht ( dat wil zeggen mg
, waarbij m
de massa is en g
\u003d 9,81 m /s ^{2) van het object op een horizontaal oppervlak (ervan uitgaande dat geen andere krachten werken in die richting), en het staat loodrecht op het oppervlak op het contactpunt. Als het oppervlak schuin staat onder een hoek θ
, wordt de grootte van de normaalkracht gegeven door mg
cos ( θ
).
Berekeningen met kinetische wrijving}}

Het berekenen van de rolweerstand is in de meeste gevallen een vrij eenvoudig proces. Stel je een auto voor met een massa van m
\u003d 1500 kg, rijdend op asfalt en met μ
_{k, r \u003d 0,02. Wat is de rolweerstand in dit geval?}

De formule gebruiken naast F
_{n \u003d mg
(op een horizontaal oppervlak):
\\ begin {uitgelijnd} F_ {k, r} & \u003d μ_ {k, r} F_n \\\\ & \u003d μ_ {k, r} mg \\\\ & \u003d 0.02 × 1500 \\; \\ text {kg} × 9.81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 \\\\ & \u003d 294 \\; \\ text {N} \\ end {align}}

Je kunt zien dat de kracht als gevolg van rollende wrijving in dit geval aanzienlijk lijkt, maar gezien de massa van de auto en volgens de tweede wet van Newton komt dit slechts neer op een vertraging van 0,196 m /s ^{2. Als ik met diezelfde auto een weg opreed met een opwaartse helling van 10 graden, zou je F
_{n \u003d mg
cos moeten gebruiken ( θ
), en het resultaat zou veranderen:
\\ begin {uitgelijnd} F_ {k, r} & \u003d μ_ {k, r} F_n \\\\ & \u003d μ_ {k, r} mg \\ cos (\\ theta) \\\\ & \u003d 0,02 × 1500 \\; \\ text {kg} × 9.81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 × \\ cos (10 °) \\\\ & \u003d 289.5 \\; \\ text { N} \\ end {uitgelijnd}}}

Omdat de normale kracht wordt verminderd door de helling, vermindert de wrijvingskracht met dezelfde factor.

U kunt ook de wrijvingscoëfficiënt berekenen als u de wrijvingskracht en de grootte van de normale kracht, met behulp van de volgende herschikte formule:
μ_ {k, r} \u003d \\ frac {F_ {k, r}} {F_n}

Stel je een fietsband voor rollen op een horizontaal betonnen oppervlak met F
_{n \u003d 762 N en F
k, r \u003d 1,52 N, de wrijvingscoëfficiënt is:
\\ begin {uitgelijnd} μ_ {k, r} & \u003d \\ frac {F_ {k, r}} {F_n} \\\\ & \u003d \\ frac {1.52 \\; \\ text {N}} {762 \\; \\ text {N} } \\\\ & \u003d 0.002 \\ end {uitgelijnd}}