Friktion er den kraft, der modarbejder en genstands bevægelse. For at stoppe et objekt i bevægelse skal kraften virke i modsat retning af bevægelsesretningen. Hvis du for eksempel skubber en bold, der ligger på gulvet, vil den bevæge sig. Kraften fra skub flytter den til et andet sted. Gradvist bremser bolden og holder op med at bevæge sig. Den kraft, der modarbejder et objekts bevægelse, kaldes friktion. I naturen og teknologien er der et stort antal eksempler på anvendelsen af denne kraft.
Typer af friktion
Der er forskellige typer friktion:
Et skøjteblad, der bevæger sig hen over isen, er et eksempel på at glide. Når skøjteløberen bevæger sig rundt på banen, rører bunden af skøjterne gulvet. Kilden til friktion er kontakten mellem bladets overflade og isen. Vægten af et objekt og typen af overflade, det bevæger sig på, bestemmermængden af slip (friktion) mellem to genstande. En tung genstand udøver mere pres på overfladen, den glider hen over, så der vil være mere glidende friktion. Da friktion skyldes tiltrækningskræfter mellem genstandes overflader, afhænger mængden af friktion af materialerne i de to interagerende genstande. Prøv at løbe på skøjter på en jævn sø, og du vil finde det meget nemmere end at skøjte på en ujævn grusvej
- Hvilefriktion (kohæsion) - den kraft, der opstår mellem 2 kontaktende legemer og forhindrer forekomsten af bevægelse. For eksempel, for at flytte et skab, hamre et søm eller binde snørebånd, skal du overvinde vedhæftningskraften. Der er mange lignende eksempler på friktion i naturen og teknologien.
- Når du cykler, er kontakten mellem hjulet og vejen et eksempel på rullende friktion. Når en genstand ruller på en overflade, er den kraft, der kræves for at overvinde rullefriktion, meget mindre end den, der kræves for at overvinde glidning.
Kinetisk friktion
Når du skubbede bogen på bordet, og den bevægede sig et vist stykke, oplevede den friktionen af bevægelige genstande. Denne kraft er kendt som den kinetiske friktionskraft. Det virker på en overflade af en anden, når to overflader gnider mod hinanden, fordi den ene eller begge overflader bevæger sig. Hvis du lægger yderligere bøger oven på den første bog for at øge normalkraften, vil den kinetiske friktionskraft værestigning.
Der er følgende formel: Ffriction=ΜFn. Kraften af kinetisk friktion er lig med produktet af den kinetiske friktionskoefficient og normalkraften. Der er et lineært forhold mellem disse to kræfter. Den kinetiske friktionskoefficient relaterer friktionskraften til normalkraften. Da det er en kraft, er enheden til at måle den Newton.
Statisk friktion
Forestil dig, at du prøver at skubbe en sofa hen over gulvet. Du trykker på den med lidt kraft, men den bevæger sig ikke. Den statiske friktionskraft virker som reaktion på kraft i et forsøg på at forårsage bevægelse af en stationær genstand. Hvis der ikke er en sådan kraft på objektet, er den statiske friktionskraft nul. Hvis der er en kraft, der forsøger at forårsage bevægelse, så vil den anden stige til sin maksimale værdi, før den overvindes, og bevægelsen vil begynde.
Formel for denne visning: Ffriction=ΜsFn. Den statiske friktionskraft er mindre end eller lig med produktet af den statiske friktionskoefficient Μ (s) og normalkraften F (n). I sofaeksemplet balancerer den maksimale statiske friktionskraft kraften fra den person, der skubber den, indtil sofaen begynder at bevæge sig.
Måling af friktionskoefficienter
Hvad bestemmer friktionskraften? I naturen og teknologien spiller de materialer, som overflader er lavet af, en vis rolle. Forestil dig for eksempel at prøve at spille basketball, mens du har sokker på i stedet for sportssko. Det måforværre dine chancer for at vinde markant. Skoen hjælper med at give den nødvendige kraft til at bremse og ændre retning hurtigt, mens du løber på overfladen. Der er mere friktion mellem dine sko og en basketballbane end mellem dine sokker og et poleret trægulv.
Forskellige koefficienter viser, hvor let et objekt kan glide hen over et andet. Deres nøjagtige mål er ret følsomme over for overfladeforhold og bestemmes eksperimentelt. Våde overflader opfører sig meget anderledes end tørre overflader.
Fysik: friktionskraften i naturen og teknologien
Du oplever friktion hele tiden, og du skal være glad for, at det er muligt. Det er denne kraft, der hjælper med at holde stationære genstande på plads, og en person falder ikke, når han går. Hvad er friktion? I natur og teknologi kan der findes eksempler på hvert trin. Du er måske ikke klar over det, men du er allerede meget fortrolig med denne kraft. Det sker i den modsatte bevægelsesretning, og på grund af dette er det en kraft, der påvirker bevægelsen af objekter.
Når du flytter boksen hen over gulvet, virker friktionen mod kassen i den modsatte retning af kassen. Når du går ned ad et bjerg, modvirker friktion din nedadgående bevægelse. Når du aktiverer bremserne i en bil og fortsætter med at bevæge dig et stykke tid, virker friktionen mod din glideretning, hvilket hjælper med at stoppe glidningen helt.
Når to objekter "gnider" ind i hinanden, sættes kræftertiltrækning mellem objekternes molekyler, hvilket forårsager friktion. I naturen og teknologien kan det forekomme mellem næsten alle faser af stof - faste stoffer, væsker og gasser. Friktion opstår mellem to genstande, såsom en kasse og et gulv, men kan også opstå mellem fisk og det vand, de svømmer i, og genstande, der falder i luften. Friktion på grund af luft har et særligt navn: luftmodstand.
Friktionens rolle i naturen, teknologien, livet
Friktion er en integreret del af den menneskelige oplevelse. Vi har brug for trækkraft for at gå, stå, arbejde og ride. Samtidig har vi brug for energi til at overvinde modstand mod bevægelse, så for meget friktion kræver overskydende energi til at udføre arbejde, hvilket resulterer i ineffektivitet. I det 21. århundrede står menneskeheden over for de dobbelte udfordringer med energimangel og global opvarmning fra afbrænding af fossile brændstoffer. Evnen til at kontrollere friktion er således blevet en topprioritet i dagens verden, men mange mangler stadig forståelse for friktionens grundlæggende natur.
Friktion i naturen og teknologien (fysik) har altid været genstand for nysgerrighed. Intensiv undersøgelse af oprindelsen af denne kraft begyndte i det 16. århundrede, efter Leonardo da Vincis pionerarbejde. Fremskridtene med at forstå dens natur har imidlertid været langsom, hæmmet af manglen på et instrument til nøjagtig måling. De geniale eksperimenter udført af videnskabsmanden Coulomb og andre har givet vigtig information til at lægge grundlaget for forståelse. Begyndende i slutningen af 1800-tallet og tidligtDampmaskiner, lokomotiver og derefter fly dukkede op i 1900-tallet. Rumudforskning kræver også en klar forståelse af friktion og evnen til at kontrollere den.
Væsentlige fremskridt i, hvordan man anvender og kontrollerer friktion i naturteknologi, i hverdagen, er sket gennem forsøg og fejl. I begyndelsen af det 21. århundrede opstod en ny dimension af friktion i nanoskala på grund af brugen af nanoteknologier. Menneskets forståelse af atom- og molekylær friktion udvides hurtigt. I dag kræver energieffektivitet og vedvarende energiproduktion øjeblikkelig opmærksomhed, da videnskaben stræber efter at reducere kulstofemissioner. Evnen til at kontrollere friktion bliver et vigtigt skridt i søgen efter bæredygtige teknologier. Det er indikatoren for energieffektivitet. Hvis det er muligt at reducere unødvendige energitab og øge den nuværende energieffektivitet, vil dette give tid til at udvikle alternative energikilder.
Eksempler på friktion i livet
Friktion er en kraft, der er modstandsdygtig. Det hæmmer bevægelsen af et andet objekt ved at anvende en vis kraft. Men hvor kommer denne kraft fra? For det første er det værd at begynde at overveje det fra det molekylære niveau. Den friktion, vi ser i hverdagen, kan være forårsaget af overfladeruhed. Dette er, hvad videnskabsmænd i lang tid troede var hovedårsagen til dets udseende.
De enkleste eksempler på friktion i naturen og teknologien er følgende:
- Når du går, tvinger friktionen detpåvirker sålen, giver os mulighed for at komme videre.
- En stige, der læner sig op ad en væg, falder ikke på gulvet.
- Folk, der binder deres snørebånd.
- Uden friktionskraften ville biler ikke kun kunne køre op ad bakke, men også på en flad vej.
- I naturen hjælper det dyr med at klatre i træer.
Der er mange sådanne punkter, der er også tilfælde, hvor denne kraft tværtimod kan forstyrre. For at reducere friktionen får fisk f.eks. et specielt smøremiddel, takket være hvilket de, såvel som den strømlinede kropsform, kan bevæge sig jævnt i vandet.
