Glijdende wrijving, meestal aangeduid als kinetische wrijving, is een kracht die de glijdende beweging van twee langs elkaar bewegende oppervlakken tegenwerkt. Statische wrijving is daarentegen een soort wrijvingskracht tussen twee oppervlakken die tegen elkaar duwen, maar niet ten opzichte van elkaar glijden. (Stel je voor dat je op een stoel duwt voordat deze over de vloer begint te glijden. De kracht die je uitoefent voordat het glijden begint, wordt tegengewerkt door statische wrijving.)

Glijdende wrijving houdt meestal minder weerstand in dan statische wrijving, daarom doe je vaak harder moeten duwen om een object te laten glijden dan om het te laten glijden. De grootte van de wrijvingskracht is recht evenredig met de grootte van de normale kracht. Bedenk dat de normale kracht de kracht is die loodrecht op het oppervlak staat en alle andere krachten die in die richting worden uitgeoefend tegengaat.

De evenredigheidsconstante is een eenheidloze hoeveelheid die de wrijvingscoëfficiënt wordt genoemd, en deze varieert afhankelijk van de oppervlakken in contact. (Waarden voor deze coëfficiënt worden meestal opgezocht in tabellen.) De wrijvingscoëfficiënt wordt meestal weergegeven door de Griekse letter μ
met een subscript k
die kinetische wrijving aangeeft. De wrijvingskrachtformule wordt gegeven door:
F_f \u003d \\ mu_kF_N

Waar F _{N
de grootte van de normale kracht is, zijn de eenheden in newton (N) en de richting van deze kracht is tegengesteld aan de bewegingsrichting.
Rolwrijving Definitie}

Rolweerstand wordt soms aangeduid als rolwrijving, hoewel het niet bepaald een wrijvingskracht is omdat het niet het resultaat is van twee oppervlakken in contact Het is een weerstandskracht als gevolg van energieverlies door vervormingen van het rollende object en het oppervlak.

Net als bij wrijvingskrachten is de grootte van de rolweerstand echter recht evenredig met de grootte van de normale kracht, met een constante evenredigheid die afhangt van de oppervlakken in contact. Hoewel μ _{r
soms wordt gebruikt voor de coëfficiënt, is het gebruikelijk om C rr
te zien, waardoor de vergelijking voor de rolweerstandsgrootte als volgt is:
F_r \u003d C_ {rr} F_N}

Deze kracht werkt tegengesteld aan de bewegingsrichting.
Voorbeelden van glijdende wrijving en rolweerstand

Laten we eens kijken naar een wrijvingsvoorbeeld met een dynamische wagen gevonden in een typische fysica klaslokaal en vergelijk de versnelling waarmee het een metalen spoor afloopt dat onder een hoek van 20 graden staat voor drie verschillende scenario's:

Scenario 1: Er zijn geen wrijving of weerstandskrachten die op de kar werken terwijl deze vrij rolt zonder de track.

Eerst tekenen we het free-body diagram. De zwaartekracht die recht naar beneden wijst en de normale kracht die loodrecht op het oppervlak wijst, zijn de enige krachten die werken.

(Afbeelding 1)

De netto krachtvergelijkingen zijn:
F_ { netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

We kunnen meteen de eerste vergelijking voor versnelling en plug-in-waarden oplossen om de antwoord:
F_g \\ sin {\\ theta} \u003d ma \\\\ \\ impliceert mg \\ sin (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ impliceert a \u003d g \\ sin (\\ theta) \u003d 9.8 \\ sin (20) \u003d \\ boxed {3.35 \\ text {m /s} ^ 2}

Scenario 2: Rolweerstand werkt op de wagen terwijl deze vrij rolt zonder over de baan te glijden.

Hier gaan we uit van een rolweerstandscoëfficiënt van 0.0065, dat is gebaseerd op een voorbeeld in een paper van de US Naval Academy.

Nu bevat ons diagram met vrije carrosserie de rolweerstand op het spoor:

(Afbeelding 2)

Onze netto krachtvergelijkingen worden:
F_ {netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} -F_r \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

Uit de tweede vergelijking kunnen we oplossen voor F < sub> N
, steek het resultaat in de uitdrukking voor wrijving in de eerste vergelijking en los op voor a
:
F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0 \\ betekent F_N \u003d F_g \\ cos (\\ theta) \\\\ F_g \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} F_N \u003d F_g \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} F_g \\ cos (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ betekent \\ annuleren mg \\ sin (\\ theta) -C_ {rr} \\ cancel mg \\ cos (\\ theta) \u003d \\ cancel ma \\\\ \\ impliceert a \u003d g (\\ sin (\\ theta) -C_ {rr} \\ cos (\\ theta)) \u003d 9.8 (\\ sin (20) -0.0065 \\ cos (20)) \\\\ \u003d \\ boxed {3.29 \\ text {m /s} ^ 2}

Scenario 3: De wielen van de wagen zijn vergrendeld en schuiven langs het spoor, gehinderd door kinetische wrijving.

Hier zullen we een kinetische wrijvingscoëfficiënt van 0,2 gebruiken, die zich in het midden van het waardenbereik bevindt dat typisch wordt vermeld voor plastic op metaal.

Ons diagram van het vrije lichaam lijkt erg op het geval van de rolweerstand, behalve dat het een glijdende wrijvingskracht is die op de helling werkt:

(afbeelding 3)

Onze netto krachtvergelijkingen worden:
F_ {netx} \u003d F_g \\ sin {\\ theta} -F_k \u003d ma \\\\ F_ {nety} \u003d F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0

En opnieuw lossen we op voor a
in een si milar fashion:
F_N-F_g \\ cos (\\ theta) \u003d 0 \\ houdt in F_N \u003d F_g \\ cos (\\ theta) \\\\ F_g \\ sin (\\ theta) - \\ mu_kF_N \u003d F_g \\ sin (\\ theta) - \\ mu_kF_g \\ cos (\\ theta) \u003d ma \\\\ \\ betekent \\ annuleren mg \\ sin (\\ theta) - \\ mu_k \\ annuleren mg \\ cos (\\ theta) \u003d \\ annuleren ma \\\\ \\ impliceert a \u003d g (\\ sin (\\ theta) - \\ mu_k \\ cos (\\ theta)) \u003d 9.8 (\\ sin (20) -0.2 \\ cos (20)) \\\\ \u003d \\ boxed {1.51 \\ text {m /s} ^ 2}

Merk op dat de versnelling met rolweerstand ligt heel dicht bij de wrijvingsloze behuizing, terwijl de glijdende wrijvingskast aanzienlijk verschilt. Daarom wordt de rolweerstand in de meeste situaties verwaarloosd en was het wiel een briljante uitvinding!