1. Kahulugan ng puwersa ng friction
Ang friction ay isang drag na gumagana sa pagitan ng mga ibabaw ng mga bagay na nagdidikit sa isa't isa. Sa paksang ito, ang frictional force na pinag-aaralan ay nauugnay sa frictional force na kumikilos sa pagitan ng dalawang solidong ibabaw ng katawan na nagdidikit. Tulad ng friction sa pagitan ng base ng beam at ng sahig, friction sa pagitan ng shoe base at ng sahig, friction sa pagitan ng mga gulong ng kotse at ng kalsada.
Ang puwersa ng friction ay palaging gumagana sa ibabaw ng mga solidong bagay na nagdidikit sa isa't isa, kahit na ang mga bagay ay napakakinis. Kahit na ang makinis na mga ibabaw ay talagang napakagaspang sa isang mikroskopikong sukat. Kapag gumagalaw ang isang bagay, ang mga mikroskopikong tagaytay na ito ay nakakasagabal sa paggalaw. Sa antas ng atomiko, ang isang nakausli sa ibabaw ay nagiging sanhi ng mga atomo na maging napakalapit sa iba pang mga ibabaw, kaya ang mga puwersang elektrikal sa pagitan ng mga atomo ay maaaring bumuo ng mga kemikal na bono, bilang isang pagsasama sa pagitan ng dalawang ibabaw ng isang gumagalaw na bagay. Kapag gumalaw ang isang bagay, halimbawa kapag itinulak mo ang isang libro sa ibabaw ng mesa, ang paggalaw ng libro ay nakakaranas ng mga balakid at sa wakas ay humihinto. Ito ay dahil sa pagbuo at paglabas ng bono.
Kung ang ibabaw ng isang bagay ay kuskusin sa ibabaw ng isa pang bagay, ang bawat isa sa mga bagay na ito ay gumagana sa pamamagitan ng friction sa pagitan ng isa't isa. Ang puwersa ng friction sa gumagalaw na bagay ay palaging nasa kabaligtaran ng direksyon ng paggalaw ng bagay. Bukod sa pagpigil sa paggalaw ng mga bagay, ang friction ay maaaring magdulot ng pagkasira at pagkasira. Mapapansin natin ito sa makina ng sasakyan. Halimbawa, kapag nagbibigay tayo ng lubricating oil sa makina ng motorsiklo, gusto talaga nating bawasan ang puwersa ng friction na nangyayari sa loob ng makina. Kung hindi ito bibigyan ng lubricating oil, mabilis na nasisira ang makina ng ating sasakyan. Ang halimbawang ito ay isa sa mga pagkalugi na dulot ng friction.
2. Mga uri ng mga puwersa ng friction
Mayroong dalawang uri ng puwersang friksyon, ang puwersa ng static friction (fs ) at ang puwersa ng kinetic friction (fk ) . Ang puwersa ng static friction ay gumagana kapag ang bagay ay hindi gumagalaw, habang ang kinetic frictional force ay gumagana kapag ang bagay ay gumagalaw. Kung itutulak mo ang isang mesa, ngunit ang mesa ay hindi gumagalaw, ang puwersa ng friction na kumikilos sa mesa na nakatigil ay isang static friction force. Sa kabaligtaran, kapag ang mesa ay gumagalaw, ang puwersa ng friction na kumikilos sa mesa ay kinetic friction. Kung ang gumagalaw na mesa ay hindi palaging itinutulak, ang mesa ay titigil pagkatapos gumalaw nang ilang sandali. Ang mesa ay titigil dahil sa kinetic friction force na humaharang sa paggalaw ng mesa.
Nadulas ka na ba kapag natatapakan mo ang isang bagay na makinis? Kapag nadulas ka, ang puwersa ng friction na gumagana sa pagitan ng base ng sapatos o sa ilalim ng isang sandalyas na may makinis na ibabaw ay kinetic friction. Ang problemang ito ay katulad ng kapag ang isang motorsiklo o kotse ay gumagalaw sa basa at makinis na ibabaw ng kalsada, nagpreno hanggang sa madulas ang gulong. Kapag nadulas ang mga gulong, ang puwersa ng friction na kumikilos sa ibabaw ng gulong at sa ibabaw ng kalsada ay kinetic friction force. Sa kabaligtaran, kapag naglalakad ka, ang puwersa ng friction na gumagana sa pagitan ng base ng sapatos o sa ilalim ng sandalyas sa ibabaw ng sahig ay isang static friction force. Gayundin, kapag ang mga gulong ay hindi nadudulas, ang puwersa ng friction na kumikilos sa ibabaw ng gulong at sa kalsada ay static friction.
2.1 Puwersa ng estatikong alitan
Ang puwersa ng static friction ay puwersang frictional na kumikilos sa ibabaw ng mga bagay na nagdidikit sa isa't isa kapag hindi pa gumagalaw ang mga bagay.
Ipinapakita ng Figure 1 ang isang bagay na nasa ibabaw pa rin ng isang patag na eroplano. Kung ang bagay ay hindi pa gumagalaw, ang puwersa ng static friction (fs) ay mas maliit kaysa sa puwersa ng paghila (F). Kung ito ay patuloy na hinihila, ang bagay ay gagalaw. Kapag ang tamang bagay ay gagalaw, ang magnitude ng puwersa ng static friction (fs) ay katumbas ng magnitude ng puwersang panghila (F).
Nakasaad sa Unang Batas ni Newton na ang mga bagay ay hindi gumagalaw kung ang kabuuang puwersa (resultang puwersa) ay sero.
ΣF y = 0 (Nakatayo ang bagay at hindi gumagalaw sa patayong direksyon)
N – w = 0
N = w (1.2)
Palitan ang N sa equation 1.1 ng N sa equation 1.2
fs = μsw
fs = μs mg ( 1.3)
fs = static friction (N), μs = koepisyent ng static friction, N = normal na puwersa (N), w = gravity (N), m = mass (kg), g = acceleration ng gravity (m/ s² )
Kung nais mong matukoy ang koepisyent ng static friction, gamitin ang equation 1.1 b
Σf x = 0 (Nakahiga ang bagay at hindi gumagalaw sa pahalang na direksyon)
F – fs = 0
F = fs ( 1.4)
Kapag ang bagay ay nagsimulang gumalaw, ang pinakamataas na puwersa ng static friction ay katumbas ng magnitude ng puwersa ng pagtulak o paghila.
2.2 Kinetikong puwersa ng friction
Ang kinetic friction force ay ang frictional force na kumikilos sa ibabaw ng mga bagay na nagdidikit sa isa't isa kapag gumagalaw ang isang bagay.
Kung gusto mong matukoy ang koepisyent ng kinetic friction (μk ) , gamitin ang equation 1.5 b
Ipinapakita ng Figure 2 ang isang bagay na regular na hinihila upang ang bagay ay gumalaw sa pare-parehong bilis. Kapag gumagalaw sa pare-parehong bilis, ang magnitude ng kinetic friction force (fk) ay katumbas ng magnitude ng pull force (F).
Nakasaad sa Unang Batas ni Newton na ang isang bagay ay gumagalaw sa isang pare-parehong bilis kung ang kabuuang puwersa (resultang puwersa) ay sero.
ΣF x = 0 (ang mga bagay ay gumagalaw sa pare-parehong bilis sa pahalang na direksyon)
F – fk = 0
F = fk ( 1.6)
Halimbawang problema 1:
Isang estudyante ang humihila ng isang beam na may bigat na 1 kg na nakalagay sa ibabaw ng mesa gamit ang isang dynamometer (isang aparatong panukat ng puwersa). Kapag gumagalaw ang beam, ipinapakita ng dynamometer ang numerong 2 N. Kung ang acceleration ng gravity = 10 m/s² , tukuyin (a) ang magnitude ng static friction force (b) ang coefficient ng static friction
solusyon:
Kilala : m = 1 kg, F = 2 N, g = 10 m/s² , w = mg = 10 N
(a) fs
Kapag gumagalaw ang sinag, ang magnitude ng static friction force = ang magnitude ng pull force (ihambing ang equation 1.4). Kaya, f s = F = 2 N.
(b) μs
fs = μsw
2 N = (μs ) (10 N)
μs = 2 N / 10 N = 0.2
Halimbawang problema 2:
Isang beam na may masa na 1 kg na nasa ibabaw ng mesa ay hinihila nang regular upang ang beam ay gumalaw sa pare-parehong bilis. Kapag ang beam ay gumalaw sa pare-parehong bilis, ipinapakita ng dynamometer ang numerong 1 N. Kung ang acceleration ng gravity = 10 m/s² , tukuyin (a) ang magnitude ng kinetic friction force (b) ang coefficient ng kinetic friction
solusyon:
Kilala: m = 1 kg, g = 10 m/s² , F = 1 N, w = mg = 10 N
(a) fk
Kapag ang sinag ay regular na gumagalaw o gumagalaw sa isang pare-parehong bilis, ang magnitude ng kinetic friction force = ang magnitude ng pull force (ihambing ang equation 1.6).
Kaya fk = F = 1 N
(b) μk
f k = μ k w
1 N = (μk ) (10 N)
μk = 1 N / 10 N = 0.1
