1. Definysje fan wriuwingskrêft
Wriuwing is in wjerstân dy't wurket tusken de oerflakken fan objekten dy't inoar oanreitsje. Yn dit ûnderwerp is de bestudearre wriuwingskrêft relatearre oan de wriuwingskrêft dy't wurket tusken twa fêste lichemsflakken dy't inoar oanreitsje. Lykas wriuwing tusken de basis fan 'e balk en it flieroerflak, wriuwing tusken de skuonbasis en it flieroerflak, wriuwing tusken de tsjillen fan 'e auto en it dykoerflak.
De wriuwingskrêft wurket altyd op it oerflak fan fêste objekten dy't inoar oanreitsje, ek al binne de objekten tige glêd. Sels glêde oerflakken binne eins tige rûch op mikroskopyske skaal. As in objekt beweecht, bemuoie dizze mikroskopyske richels de beweging. Op atomêr nivo feroarsaket in útsteksel op it oerflak dat atomen tige ticht by oare oerflakken binne, sadat de elektryske krêften tusken atomen gemyske bannen kinne foarmje, as in ferbining tusken twa oerflakken fan in bewegend objekt. As in objekt beweecht, bygelyks as jo in boek op it oerflak fan 'e tafel drukke, ûnderfynt de beweging fan it boek obstakels en stoppet úteinlik. Dit komt troch de foarming en it loslitten fan 'e bân.
As it oerflak fan in objekt tsjin it oerflak fan in oar objekt wriuwt, wurket elk fan dizze objekten op wriuwing tusken elkoar. De wriuwingskrêft op it bewegende objekt is altyd yn 'e tsjinoerstelde rjochting fan' e bewegingsrjochting fan it objekt. Neist it remmen fan 'e beweging fan objekten kin wriuwing slijtage en skea feroarsaakje. Wy kinne dit observearje op 'e motor fan in auto. Bygelyks, as wy smeermiddel leverje oan in motorfytsmotor, wolle wy eins de wriuwingskrêft ferminderje dy't yn 'e motor foarkomt. As it gjin smeermiddel krijt, rekket ús automotor fluch skansearre. Dit foarbyld is ien fan 'e ferliezen feroarsake troch wriuwing.
2. Soarten fan wriuwingskrêften
Der binne twa soarten wriuwingskrêften, nammentlik de krêft fan statyske wriuwing (fs ) en de krêft fan kinetische wriuwing (fk ) . De statyske wriuwingskrêft wurket as it objekt net beweecht is, wylst de kinetische wriuwingskrêft wurket as it objekt beweecht. As jo in tafel triuwe, mar de tafel net beweecht is, dan is de wriuwingskrêft dy't wurket op 'e tafel dy't yn rêst is in statyske wriuwingskrêft. Omkeard, as de tafel beweecht, is de wriuwingskrêft dy't op 'e tafel wurket kinetische wriuwing. As de bewegende tafel net altyd triuwe wurdt, sil de tafel stopje nei in skoftke bewegen. De tafel stoppet fanwegen de kinetische wriuwingskrêft dy't de beweging fan 'e tafel blokkearret.
Oait útglieden by it stappen op wat glêds? As jo útglide, is de wriuwing dy't wurket tusken de basis fan 'e skuon of de ûnderkant fan in sandaal mei in glêd oerflak kinetische wriuwing. Dit probleem is fergelykber mei wannear't in motorfyts of auto oer in wiet en glêd dykoerflak rydt en remt oant it tsjil slipt. As de tsjillen slipje, is de wriuwing dy't wurket op it oerflak fan it tsjil en it dykoerflak kinetische wriuwing. Omkeard, as jo rinne, is de wriuwing dy't wurket tusken de basis fan 'e skuon of de ûnderkant fan 'e sandalen mei it flieroerflak in statyske wriuwing. Likegoed, as de tsjillen net slipje, is de wriuwing dy't wurket op it oerflak fan it tsjil en de dyk statyske wriuwing.
2.1 Statyske wriuwingskrêft
De statyske wriuwingskrêft is in wriuwingskrêft dy't wurket op it oerflak fan objekten dy't inoar oanreitsje as objekten noch net beweecht binne.
Figuer 1 lit in objekt sjen dat noch op it oerflak fan in flak flak leit. As it objekt noch net beweecht is, dan is de statyske wriuwingskrêft (fs) lytser as de lûkkrêft (F). As it trochgiet mei lûken, sil it objekt bewege. As it rjochter objekt beweecht, sil de grutte fan 'e statyske wriuwingskrêft (fs) is gelyk oan de grutte fan 'e lûkkrêft (F).
De earste wet fan Newton stelt dat objekten yn rêst binne as de totale krêft (resultante krêft) nul is.
ΣF y = 0 (Objekt rêstet en beweecht net yn in fertikale rjochting)
N – w = 0
N = w (1.2)
Ferfang N yn fergeliking 1.1 mei N yn fergeliking 1.2
fs = μsw
f s = μ s mg (1.3)
fs = statyske wriuwing (N), μs = koëffisjint fan statyske wriuwing, N = normale krêft (N), w = swiertekrêft (N), m = massa (kg), g = fersnelling fan swiertekrêft (m/ s² )
As jo de koëffisjint fan statyske wriuwing bepale wolle, brûk dan fergeliking 1.1 b
Σf x = 0 (Objekt rêstet en beweecht net yn 'e horizontale rjochting)
F – fs = 0
F = f₁s ( 1.4)
As it objekt begjint te bewegen, is de maksimale statyske wriuwingkrêft gelyk oan de grutte fan 'e druk- of lûkkrêft.
2.2 Kinetyske wriuwingskrêft
De kinetische wriuwingskrêft is de wriuwingskrêft dy't wurket op it oerflak fan objekten dy't inoar oanreitsje as in objekt beweecht.
As jo de koëffisjint fan kinetische wriuwing ( μk ) bepale wolle , brûk dan fergeliking 1.5b
Figuer 2 lit in objekt sjen dat regelmjittich lutsen wurdt, sadat it objekt mei in konstante snelheid beweecht. By it bewegen mei in konstante snelheid is de grutte fan 'e kinetische wriuwingskrêft (fk) gelyk oan de grutte fan 'e lûkkrêft (F).
De earste wet fan Newton stelt dat in objekt mei in konstante snelheid beweecht as de totale krêft (resultante krêft) nul is.
ΣF x = 0 (objekten bewege mei in konstante snelheid yn 'e horizontale rjochting)
F – fk = 0
F = fk (1.6)
Foarbyldprobleem 1:
In studint lûkt mei in dynamometer (in krêftmjitapparaat) in balk mei in massa fan 1 kg dy't op it tafeloerflak pleatst is. As de balk beweecht, toant de dynamometer it getal 2 N. As de swiertekrêftfersnelling = 10 m/s² is , bepaal dan (a) de grutte fan 'e statyske wriuwingkrêft (b) de koëffisjint fan statyske wriuwing
Oplossing:
Bekend : m = 1 kg, F = 2 N, g = 10 m/s² , w = mg = 10 N
(a) f s
As de balke beweecht, is de grutte fan 'e statyske wriuwingkrêft = de grutte fan 'e lûkkrêft (fergelykje fergeliking 1.4). Dus, f s = F = 2 N.
(b) μ s
fs = μsw
2 N = (μ s )(10 N)
μs = 2 N / 10 N = 0.2
Foarbyldprobleem 2:
In balk mei in massa fan 1 kg dy't boppe it tafeloerflak leit, wurdt regelmjittich lutsen, sadat de balk mei in konstante snelheid beweecht. As de balk mei in konstante snelheid beweecht, toant de dynamometer it getal 1 N. As de fersnelling fan 'e swiertekrêft = 10 m/s² is , bepaal dan (a) de grutte fan 'e kinetische wriuwingkrêft (b) de koëffisjint fan kinetische wriuwing
Oplossing:
Bekend: m = 1 kg, g = 10 m/s² , F = 1 N, w = mg = 10 N
(a) fk
As de balk regelmjittich beweecht of mei in konstante snelheid beweecht, is de grutte fan 'e kinetische wriuwingkrêft = de grutte fan 'e lûkkrêft (fergelykje fergeliking 1.6).
Dus fk = F = 1 N
(b) μk
fk = μkw
1 N = (μk ) (10 N)
μk = 1 N / 10 N = 0.1
