1. Definizzjoni tal-forza tal-frizzjoni
Il-frizzjoni hija reżistenza li taħdem bejn l-uċuħ ta' oġġetti li jmissu lil xulxin. F'dan is-suġġett, il-forza tal-frizzjoni studjata hija relatata mal-forza tal-frizzjoni li taġixxi bejn żewġ uċuħ ta' korp solidu li jmissu. Bħal frizzjoni bejn il-bażi tat-travu u l-wiċċ tal-art, frizzjoni bejn il-bażi taż-żarbun u l-wiċċ tal-art, frizzjoni bejn ir-roti tal-karozza u l-wiċċ tat-triq.
Il-forza tal-frizzjoni dejjem taħdem fuq il-wiċċ ta' oġġetti solidi li jmissu lil xulxin, anke jekk l-oġġetti huma lixxi ħafna. Anke l-uċuħ lixxi huma fil-fatt mhux maħduma ħafna fuq skala mikroskopika. Meta oġġett jiċċaqlaq, dawn il-ħniek mikroskopiċi jinterferixxu mal-moviment. Fil-livell atomiku, sporġenza fuq il-wiċċ tikkawża li l-atomi jkunu qrib ħafna ta' uċuħ oħra, sabiex il-forzi elettriċi bejn l-atomi jkunu jistgħu jiffurmaw rabtiet kimiċi, bħala għaqda bejn żewġ uċuħ ta' oġġett li jiċċaqlaq. Meta oġġett jiċċaqlaq, pereżempju meta timbotta ktieb fuq il-wiċċ tal-mejda, il-moviment tal-ktieb jesperjenza ostakli u finalment jieqaf. Dan huwa dovut għall-formazzjoni u r-rilaxx tar-rabta.
Jekk il-wiċċ ta' oġġett iħakk mal-wiċċ ta' oġġett ieħor, kull wieħed minn dawn l-oġġetti jaħdem fuq il-frizzjoni bejniethom. Il-forza tal-frizzjoni fuq l-oġġett li jiċċaqlaq hija dejjem fid-direzzjoni opposta għad-direzzjoni tal-moviment tal-oġġett. Minbarra li tinibixxi l-moviment tal-oġġetti, il-frizzjoni tista' tikkawża xedd u ħsara. Nistgħu nosservaw dan fuq il-magna tal-vettura. Pereżempju, meta nipprovdu żejt lubrikanti lil magna ta' mutur, fil-fatt irridu nnaqqsu l-forza tal-frizzjoni li sseħħ ġewwa l-magna. Jekk ma tingħatax iż-żejt lubrikanti, il-magna tal-vettura tagħna ssirilha l-ħsara malajr. Dan l-eżempju huwa wieħed mit-telf ikkawżat mill-frizzjoni.
2. Tipi ta ' forzi ta' frizzjoni
Hemm żewġ tipi ta' forzi ta' frizzjoni, jiġifieri l-forza tal-frizzjoni statika (fs ) u l-forza tal-frizzjoni kinetika (fk ) . Il-forza tal-frizzjoni statika taħdem meta l-oġġett ma jkunx iċċaqlaq, filwaqt li l-forza tal-frizzjoni kinetika taħdem meta l-oġġett ikun qed jiċċaqlaq. Jekk timbotta mejda, imma l-mejda ma tkunx iċċaqlaq, allura l-forza tal-frizzjoni li taġixxi fuq il-mejda li tkun wieqfa hija forza ta' frizzjoni statika. Bil-maqlub, meta l-mejda tkun qed tiċċaqlaq, il-forza tal-frizzjoni li taġixxi fuq il-mejda hija frizzjoni kinetika. Jekk il-mejda li tiċċaqlaq ma tkunx dejjem imbuttata, il-mejda tieqaf wara li tiċċaqlaq għal ftit żmien. Il-mejda tieqaf minħabba l-forza tal-frizzjoni kinetika li timblokka l-moviment tal-mejda.
Qatt żlaqt meta kont qed timxi fuq xi ħaġa lixxa? Meta tiżloq, il-forza tal-frizzjoni li taħdem bejn il-bażi taż-żarbun jew il-qiegħ ta' sandli b'wiċċ lixx hija frizzjoni kinetika. Din il-problema hija simili għal meta mutur jew karozza tiċċaqlaq fuq wiċċ tat-triq imxarrab u lixx, u tibbrejkja sakemm ir-rota tiżloq. Meta r-roti jiżolqu, il-forza tal-frizzjoni li taġixxi fuq il-wiċċ tar-rota u l-wiċċ tat-triq hija forza tal-frizzjoni kinetika. Bil-maqlub, meta timxi, il-forza tal-frizzjoni li taħdem bejn il-bażi taż-żarbun jew il-qiegħ tas-sandli mal-wiċċ tal-art hija forza tal-frizzjoni statika. Bl-istess mod, meta r-roti ma jiżolqux, il-forza tal-frizzjoni li taġixxi fuq il-wiċċ tar-rota u t-triq hija frizzjoni statika.
2.1 Forza ta' frizzjoni statika
Il-forza tal-frizzjoni statika hija forza tal-frizzjoni li taġixxi fuq il-wiċċ ta' oġġetti li jmissu lil xulxin meta l-oġġetti jkunu għadhom ma mxewx.
Figura 1 turi oġġett li għadu fuq il-wiċċ ta' pjan ċatt. Jekk l-oġġett għadu ma ċċaqlaqx, allura l-forza statika tal-frizzjoni (fs) hija iżgħar mill-forza tal-ġbid (F). Jekk ikompli jinġibed, allura l-oġġett jiċċaqlaq. Meta l-oġġett tal-lemin jiċċaqlaq, il-kobor tal-forza statika tal-frizzjoni (fs) hija ugwali għall-kobor tal-forza tal-ġbid (F).
L-Ewwel Liġi ta' Newton tgħid li l-oġġetti jkunu mistrieħa jekk il-forza totali (forza riżultanti) tkun żero.
ΣF y = 0 (L-oġġett jistrieħ u ma jiċċaqlaqx f'direzzjoni vertikali)
N – w = 0
N = w (1.2)
Ibdel N fl-ekwazzjoni 1.1 b'N fl-ekwazzjoni 1.2
f s = μ s w
fs = μs mg ( 1.3)
fs = frizzjoni statika (N), μs = koeffiċjent tal-frizzjoni statika, N = forza normali (N), w = gravità (N), m = massa (kg), g = aċċelerazzjoni tal-gravità (m/ s² )
Jekk trid tiddetermina l-koeffiċjent tal-frizzjoni statika, allura uża l-ekwazzjoni 1.1 b
Σf x = 0 (L-oġġett jistrieħ u ma jiċċaqlaqx fid-direzzjoni orizzontali)
F – fs = 0
F = fs ( 1.4)
Meta l-oġġett jibda jiċċaqlaq, il-forza massima tal-frizzjoni statika hija ugwali għall-kobor tal-forza tal-imbuttar jew tal-ġbid.
2.2 Forza ta' frizzjoni kinetika
Il-forza tal-frizzjoni kinetika hija l-forza tal-frizzjoni li taġixxi fuq il-wiċċ ta' oġġetti li jmissu lil xulxin meta oġġett ikun qed jiċċaqlaq.
Jekk trid tiddetermina l-koeffiċjent tal-frizzjoni kinetika (μ k ), uża l-ekwazzjoni 1.5 b
Il-Figura 2 turi oġġett li qed jinġibed regolarment sabiex l-oġġett jiċċaqlaq b'veloċità kostanti. Meta jiċċaqlaq b'veloċità kostanti, il-kobor tal-forza tal-frizzjoni kinetika (fk) huwa ugwali għall-kobor tal-forza tal-ġbid (F).
L-Ewwel Liġi ta' Newton tgħid li oġġett jiċċaqlaq b'veloċità kostanti jekk il-forza totali (forza riżultanti) hija żero.
ΣF x = 0 (l-oġġetti jiċċaqalqu b'veloċità kostanti fid-direzzjoni orizzontali)
F – fk = 0
F = fk (1.6)
Problema kampjun 1:
Student jiġbed travu b'massa ta' 1 kg li jkun jinsab fuq il-wiċċ tal-mejda billi juża dinamometru (apparat li jkejjel il-forza). Meta t-travu jiċċaqlaq, id-dinamometru juri n-numru 2 N. Jekk l-aċċelerazzjoni tal-gravità = 10 m/s² , iddetermina (a) il-kobor tal-forza tal-frizzjoni statika (b) il-koeffiċjent tal-frizzjoni statika
soluzzjoni:
Magħruf : m = 1 kg, F = 2 N, g = 10 m/s² , w = mg = 10 N
(a) f 's
Meta r-raġġ jiċċaqlaq, il-kobor tal-forza statika tal-frizzjoni = il-kobor tal-forza tal-ġbid (qabbel l-ekwazzjoni 1.4). Għalhekk, fs = F = 2 N.
(b) μs
f s = μ s w
2 N = (μs ) (10 N)
μs = 2 N / 10 N = 0.2
Problema kampjun 2:
Travu b'massa ta' 1 kg li jinsab 'il fuq mill-wiċċ tal-mejda jinġibed regolarment sabiex it-travu jiċċaqlaq b'veloċità kostanti. Meta t-travu jiċċaqlaq b'veloċità kostanti, id-dinamometru juri n-numru 1 N. Jekk l-aċċelerazzjoni tal-gravità = 10 m/s 2 , iddetermina (a) il-kobor tal-forza tal-frizzjoni kinetika (b) il-koeffiċjent tal-frizzjoni kinetika
soluzzjoni:
Magħruf: m = 1 kg, g = 10 m/s² , F = 1 N, w = mg = 10 N
(a) fk
Meta r-raġġ jiċċaqlaq regolarment jew jiċċaqlaq b'veloċità kostanti, il-kobor tal-forza tal-frizzjoni kinetika = il-kobor tal-forza tal-ġbid (qabbel l-ekwazzjoni 1.6).
Allura f k = F = 1 N
(b) μk
f k = μ k w
1 N = (μk ) (10 N)
μk = 1 N / 10 N = 0.1
