1. Definisyon fòs friksyon
Friksyon se yon fòs rezistans ki fonksyone ant sifas objè ki touche youn ak lòt. Nan sijè sa a, fòs friksyon yo etidye a gen rapò ak fòs friksyon ki aji ant de sifas kò solid ki touche. Tankou friksyon ant baz travès la ak sifas planche a, friksyon ant baz soulye a ak sifas planche a, friksyon ant wou machin nan ak sifas wout la.
Fòs friksyon an toujou travay sou sifas objè solid ki touche youn lòt, menm si objè yo trè lis. Menm sifas lis yo aktyèlman trè ki graj sou yon echèl mikwoskopik. Lè yon objè deplase, arèt mikwoskopik sa yo entèfere ak mouvman an. Nan nivo atomik la, yon pwotizyon sou sifas la lakòz atòm yo trè pre lòt sifas yo, pou fòs elektrik ki genyen ant atòm yo ka fòme lyezon chimik, tankou yon inyon ant de sifas yon objè k ap deplase. Lè yon objè deplase, pa egzanp lè ou pouse yon liv sou sifas tab la, mouvman liv la rankontre obstak epi finalman li sispann. Sa a se akòz fòmasyon ak liberasyon lyezon an.
Si sifas yon objè fwote kont sifas yon lòt objè, chak objè sa yo travay sou friksyon youn ak lòt. Fòs friksyon an sou objè k ap deplase a toujou nan direksyon opoze a direksyon mouvman objè a. Anplis li anpeche mouvman objè yo, friksyon an ka lakòz mete ak domaj. Nou ka obsève sa sou motè yon machin. Pa egzanp, lè nou bay lwil lubrifyan nan yon motè motosiklèt, nou vle aktyèlman diminye fòs friksyon ki fèt andedan motè a. Si yo pa ba li lwil lubrifyan an, motè machin nou an domaje byen vit. Egzanp sa a se youn nan pèt ki koze pa friksyon.
2. Kalite fòs friksyon
Gen de kalite fòs friksyon, sètadi fòs friksyon estatik la (f s ) ak fòs friksyon sinetik la (f k ). Fòs friksyon estatik la fonksyone lè objè a pa deplase, alòske fòs friksyon sinetik la fonksyone lè objè a ap deplase. Si ou pouse yon tab, men tab la pa deplase, Lè sa a, fòs friksyon ki aji sou tab la ki an repo a se yon fòs friksyon estatik. Okontrè, lè tab la ap deplase, fòs friksyon ki aji sou tab la se friksyon sinetik. Si yo pa toujou pouse tab k ap deplase a, tab la ap rete apre li fin deplase pou yon ti tan. Tab la rete akòz fòs friksyon sinetik la ki bloke mouvman tab la.
Èske w janm glise lè w ap mache sou yon bagay lis? Lè w glise, fòs friksyon ki aji ant baz soulye a oswa anba yon sandal ki gen yon sifas lis la se friksyon sinetik. Pwoblèm sa a sanble ak lè yon motosiklèt oswa yon machin ap deplase sou yon sifas wout mouye epi lis, li frene jiskaske wou a glise. Lè wou yo glise, fòs friksyon ki aji sou sifas wou a ak sifas wout la se yon fòs friksyon sinetik. Okontrè, lè w ap mache, fòs friksyon ki aji ant baz soulye a oswa anba sandal la ak sifas planche a se yon fòs friksyon estatik. Menm jan an tou, lè wou yo pa glise, fòs friksyon ki aji sou sifas wou a ak wout la se friksyon estatik.
2.1 Fòs friksyon estatik
Fòs friksyon estatik la se fòs friksyon ki aji sou sifas objè ki touche youn lòt lè objè yo poko deplase.
Figi 1 montre yon objè ki toujou sou sifas yon plan plat. Si objè a poko deplase, fòs friksyon estatik la (fs) pi piti pase fòs rale a (F). Si yo kontinye rale l, objè a ap deplase. Lè objè ki nan bon pozisyon an ap deplase, mayitid fòs friksyon estatik la (fs) egal ak mayitid fòs rale a (F).
Premye Lwa Newton an deklare ke objè yo an repo si fòs total la (fòs reziltan) se zewo.
ΣF y = 0 (Objè a repoze epi li pa deplase nan yon direksyon vètikal)
N – w = 0
N = w (1.2)
Ranplase N nan ekwasyon 1.1 ak N nan ekwasyon 1.2
f s = μ s w
f s = μ s mg (1.3)
fs = friksyon estatik (N), μs = koyefisyan friksyon estatik, N = fòs nòmal (N), w = gravite (N), m = mas (kg), g = akselerasyon gravite (m/ s² )
Si ou vle detèmine koyefisyan friksyon estatik la, sèvi ak ekwasyon 1.1 b
Σf x = 0 (Objè a repoze epi li pa deplase nan direksyon orizontal la)
F – fs = 0
F = fs ( 1.4)
Lè objè a kòmanse deplase, fòs friksyon estatik maksimòm lan egal ak mayitid fòs pouse oswa rale a.
2.2 Fòs friksyon sinetik
Fòs friksyon sinetik la se fòs friksyon ki aji sou sifas objè ki touche youn lòt lè yon objè ap deplase.
Si ou vle detèmine koyefisyan friksyon sinetik la (μ k ), sèvi ak ekwasyon 1.5 b
Figi 2 montre yon objè y ap rale regilyèman pou objè a deplase ak yon vitès konstan. Lè objè a ap deplase ak yon vitès konstan, mayitid fòs friksyon sinetik la (fk) egal ak mayitid fòs rale a (F).
Premye Lwa Newton an deklare ke yon objè deplase ak yon vitès konstan si fòs total la (fòs reziltan) se zewo.
ΣF x = 0 (objè yo deplase ak yon vitès konstan nan direksyon orizontal la)
F – fk = 0
F = fk ( 1.6)
Pwoblèm echantiyon 1:
Yon elèv rale yon travès ki gen yon mas 1 kg ki sitiye sou sifas tab la avèk yon dinamomèt (yon aparèy pou mezire fòs). Lè travès la ap deplase, dinamomèt la montre nimewo 2 N. Si akselerasyon gravite a = 10 m/s 2 , detèmine (a) mayitid fòs friksyon estatik la (b) koyefisyan friksyon estatik la.
Solisyon:
Konnen : m = 1 kg, F = 2 N, g = 10 m/s² , w = mg = 10 N
(a) f s
Lè gwo bout bwa a ap deplase, mayitid fòs friksyon estatik la = mayitid fòs rale a (konpare ekwasyon 1.4). Kidonk, f s = F = 2 N.
(b) μs
f s = μ s w
2 N = (μs ) (10 N)
μs = 2 N / 10 N = 0.2
Pwoblèm echantiyon 2:
Yo rale yon travès ki gen yon mas 1 kg ki sitiye anlè sifas tab la regilyèman pou travès la deplase ak yon vitès konstan. Lè travès la deplase ak yon vitès konstan, dinamomèt la montre nimewo 1 N. Si akselerasyon gravite a = 10 m/s 2 , detèmine (a) mayitid fòs friksyon sinetik la (b) koyefisyan friksyon sinetik la.
Solisyon:
Li te ye: m = 1 kg, g = 10 m/s² , F = 1 N, w = mg = 10 N
(a) f k
Lè gwo bout bwa a deplase regilyèman oswa deplase nan yon vitès konstan, mayitid fòs friksyon sinetik la = mayitid fòs rale a (konpare ekwasyon 1.6).
Kidonk f k = F = 1 N
(b) μk
f k = μ k w
1 N = (μk ) (10 N)
μk = 1 N / 10 N = 0.1
