1. Definitioun vun der Reibungskraaft
Reibung ass e Widderstand, deen tëscht de Flächen vun Objeten wierkt, déi sech beréieren. An dësem Thema gëtt d'Reibungskraaft mat der Reibungskraaft verbonnen, déi tëscht zwou feste Kierperflächen wierkt, déi sech beréieren. Zum Beispill Reibung tëscht der Basis vum Balken an der Buedemuewerfläch, Reibung tëscht der Basis vum Schong an der Buedemuewerfläch, Reibung tëscht de Rieder vum Auto an der Stroossuewerfläch.
D'Reibungskraaft wierkt ëmmer op der Uewerfläch vu festen Objeten, déi sech beréieren, och wann d'Objeten ganz glat sinn. Och glat Uewerfläche si mikroskopesch gesinn zimlech rau. Wann en Objet sech beweegt, stéieren dës mikroskopesch Rillen d'Bewegung. Op atomarer Ebene verursaacht eng Virsprung op der Uewerfläch, datt d'Atomer ganz no bei aneren Uewerfläche sinn, sou datt déi elektresch Kräften tëscht den Atomer chemesch Bindungen kënne bilden, als eng Verbindung tëscht zwou Uewerfläche vun engem bewegenden Objet. Wann en Objet sech beweegt, zum Beispill wann Dir e Buch op d'Uewerfläch vum Dësch dréckt, stéisst d'Bewegung vum Buch op Hindernisser a stoppt schliisslech. Dëst ass wéinst der Bildung an der Verëffentlechung vun der Bindung.
Wann d'Uewerfläch vun engem Objet géint d'Uewerfläch vun engem aneren Objet reift, wierkt all dës Objeten op Reibung tëschteneen. D'Reibungskraaft um beweeglechen Objet ass ëmmer an der entgéintgesater Richtung vun der Bewegungsrichtung vum Objet. Nieft der Hemmung vun der Bewegung vun Objeten, kann d'Reibung Verschleiung a Schued verursaachen. Mir kënnen dat um Gefiermotor observéieren. Zum Beispill, wa mir engem Motorradsmotor Schmierueleg ginn, wëlle mir tatsächlech d'Reibungskraaft reduzéieren, déi am Motor entsteet. Wann dëse kee Schmierueleg kritt, gëtt eise Gefiersmotor séier beschiedegt. Dëst Beispill ass ee vun de Verloschter, déi duerch Reibung verursaacht ginn.
2. Zorte vu Reibungskräften
Et ginn zwou Zorte vu Reibungskräften, nämlech d'Kraaft vun der statescher Reibung (fs ) an d'Kraaft vun der kineetescher Reibung (fk ) . Déi statesch Reibungskraaft funktionéiert wann den Objet sech net beweegt huet, während déi kineetesch Reibungskraaft funktionéiert wann den Objet sech beweegt. Wann Dir en Dësch dréckt, awer den Dësch sech net beweegt huet, dann ass d'Reibungskraaft, déi op den Dësch wierkt, deen a Rou ass, eng statesch Reibungskraaft. Am Géigendeel, wann den Dësch sech beweegt, ass d'Reibungskraaft, déi op den Dësch wierkt, kineetesch Reibung. Wann den Dësch, deen sech beweegt, net ëmmer gedréckt gëtt, hält den Dësch no enger Zäit op. Den Dësch hält op wéinst der kineetescher Reibungskraaft, déi d'Bewegung vum Dësch blockéiert.
Sidd Dir jeemools ausgerutscht, wéi Dir op eppes Glattes getrëppelt sidd? Wann Dir rutscht, ass d'Reibungskraaft, déi tëscht der Basis vum Schong oder dem Ënnerdeel vun enger Sandal mat enger glatter Uewerfläch wierkt, kinetesch Reibung. Dëst Problem ass ähnlech wéi wann e Motorrad oder en Auto iwwer eng naass a glat Stroossefläch fiert a bremst, bis d'Rad rutscht. Wann d'Rieder rutschen, ass d'Reibungskraaft, déi op d'Uewerfläch vum Rad an d'Stroossefläch wierkt, kinetesch Reibungskraaft. Am Géigendeel, wann Dir gitt, ass d'Reibungskraaft, déi tëscht der Basis vum Schong oder dem Ënnerdeel vun de Sandalen an der Buedemuewerfläch wierkt, eng statesch Reibungskraaft. Och wann d'Rieder net rutschen, ass d'Reibungskraaft, déi op d'Uewerfläch vum Rad an der Strooss wierkt, statesch Reibung.
2.1 Statesch Reibungskraaft
Déi statesch Reibungskraaft ass eng Reibungskraaft, déi op der Uewerfläch vun Objeten wierkt, déi sech géigesäiteg beréieren, och wann Objeten sech nach net beweegt hunn.
Figur 1 weist en Objet, deen nach ëmmer op der Uewerfläch vun enger flaacher Fläch läit. Wann den Objet sech nach net beweegt huet, dann ass d'statesch Reibungskraaft (fs) méi kleng wéi d'Zuchkraaft (F). Wann et weider gezunn gëtt, da beweegt sech den Objet. Wann de rietsen Objet sech beweegt, gëtt d'Gréisst vun der statescher Reibungskraaft (f) erhéicht.s) ass gläich wéi d'Gréisst vun der Zuchkraaft (F).
Den éischte Gesetz vum Newton seet, datt Objeten a Rou sinn, wann d'Gesamtkraaft (d'resultant Kraaft) Null ass.
ΣF y = 0 (Objet läit roueg a beweegt sech net a vertikaler Richtung)
N – w = 0
N = w (1.2)
Ersetzt N an der Equatioun 1.1 duerch N an der Equatioun 1.2
fs = μsw
f s = μ s mg (1.3)
fs = statesch Reibung (N), μs = Koeffizient vun der statescher Reibung, N = Normalkraaft (N), w = Schwéierkraaft (N), m = Mass (kg), g = Schwéierkraaftbeschleunigung (m/ s² )
Wann Dir de Koeffizient vun der statescher Reibung bestëmme wëllt, da benotzt d'Equatioun 1.1 b
Σf x = 0 (Objet steet roueg a beweegt sech net an horizontaler Richtung)
F – fs = 0
F = fs ( 1.4)
Wann den Objet ufänkt sech ze beweegen, ass déi maximal statesch Reibungskraaft gläich wéi d'Gréisst vun der Dréck- oder Zuchkraaft.
2.2 Kinetesch Reibungskraaft
Déi kinetesch Reibungskraaft ass d'Reibungskraaft, déi op der Uewerfläch vun Objeten wierkt, déi sech géigesäiteg beréieren, wann en Objet sech beweegt.
Wann Dir de kinetische Reibungskoeffizient (μk) bestëmme wëllt , benotzt d'Equatioun 1.5 b.
Figur 2 weist en Objet, deen reegelméisseg gezunn gëtt, sou datt den Objet sech mat enger konstanter Geschwindegkeet beweegt. Wann e sech mat enger konstanter Geschwindegkeet beweegt, ass d'Gréisst vun der kinetischer Reibungskraaft (fk) gläich wéi d'Gréisst vun der Zuchkraaft (F).
Den Éischte Gesetz vum Newton seet, datt en Objet sech mat enger konstanter Geschwindegkeet beweegt, wann d'Gesamtkraaft (d'Resultatkraaft) Null ass.
ΣF x = 0 (Objeten beweege sech mat enger konstanter Geschwindegkeet an der horizontaler Richtung)
F – fk = 0
F = fk ( 1.6)
Beispillproblem 1:
E Schüler zitt mat engem Dynamometer (e Kraaftmiessgerät) e Balk mat enger Mass vun 1 kg, deen op der Dëschuewerfläch placéiert ass. Wann de Balk sech beweegt, weist den Dynamometer d'Zuel 2 N un. Wann d'Schwéierkraaftbeschleunigung = 10 m/s² ass , bestëmmt (a) d'Gréisst vun der statescher Reibungskraaft (b) de Koeffizient vun der statescher Reibung
Léisung:
Bekannt : m = 1 kg, F = 2 N, g = 10 m/s² , w = mg = 10 N
(a) f s
Wann de Balken sech beweegt, ass d'Gréisst vun der statescher Reibungskraaft = d'Gréisst vun der Zuchkraaft (vergläicht d'Equatioun 1.4). Also, f s = F = 2 N.
(b) μs
fs = μsw
2 N = (μ s )(10 N)
μs = 2 N / 10 N = 0.2
Beispillproblem 2:
E Balk mat enger Mass vun 1 kg, deen iwwer der Dëschuewerfläch läit, gëtt reegelméisseg gezunn, sou datt de Balk mat enger konstanter Geschwindegkeet beweegt. Wann de Balk mat enger konstanter Geschwindegkeet beweegt, weist den Dynamometer d'Zuel 1 N un. Wann d'Schwéierkraaftbeschleunigung = 10 m/s² ass , bestëmmt (a) d'Gréisst vun der kinetescher Reibungskraaft (b) de Koeffizient vun der kinetescher Reibung
Léisung:
Bekannt: m = 1 kg, g = 10 m/s² , F = 1 N, w = mg = 10 N
(a) fk
Wann de Balk sech reegelméisseg oder mat enger konstanter Geschwindegkeet beweegt, ass d'Gréisst vun der kinetischer Reibungskraaft = d'Gréisst vun der Zuchkraaft (vergläicht Equatioun 1.6).
Also fk = F = 1 N
(b) μk
fk = μkw
1 N = (μk ) (10 N)
μk = 1 N / 10 N = 0.1
