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Inhalt
Reibung ist eine Kraft, die der Bewegung entgegenwirkt und die Beschleunigung immer verringert. Reibung tritt zwischen der Wechselwirkung eines Objekts gegen eine Oberfläche auf. Ihre Größe hängt von den Eigenschaften sowohl der Oberfläche als auch des Objekts ab und davon, ob sich das Objekt bewegt oder nicht. Reibung kann das Ergebnis einer Interaktion zwischen zwei festen Objekten sein, muss es aber nicht sein. Luftwiderstand ist eine Art Reibungskraft, und Sie könnten sogar die Wechselwirkung eines festen Körpers, der sich auf oder durch Wasser bewegt, als Reibungswechselwirkung behandeln.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die Reibungskraft hängt von der Masse eines Objekts plus dem Gleitreibungskoeffizienten zwischen dem Objekt und der Oberfläche ab, auf der es gleitet. Subtrahieren Sie diese Kraft von der ausgeübten Kraft, um die Beschleunigung des Objekts zu ermitteln. Die Formel lautet Beschleunigung (a) gleich Reibung (F) geteilt durch Masse (m) oder a = F ÷ m gemäß zweitem Newtonschen Gesetz.
So berechnen Sie die Reibungskraft
Kraft ist eine Vektorgröße, dh Sie müssen die Richtung berücksichtigen, in die sie wirkt. Es gibt zwei Hauptarten von Reibungskräften: die statische Kraft (Fst) und die Gleitkraft (Fsl). Obwohl sie in die entgegengesetzte Richtung wirken, in die sich ein Objekt bewegt, ist die Normalkraft (FN) erzeugt diese Kräfte, die senkrecht zur Bewegungsrichtung wirken. FN entspricht dem Gewicht des Objekts zuzüglich aller zusätzlichen Gewichte. Wenn Sie beispielsweise auf einen Holzblock auf einem Tisch drücken, erhöhen Sie die Normalkraft und damit die Reibungskraft.
Sowohl die Haft- als auch die Gleitreibung hängen von den Eigenschaften des sich bewegenden Körpers und der Oberfläche ab, auf der er sich bewegt. Diese Eigenschaften werden in den statischen Koeffizienten (µst) und gleiten (µsl) Reibung. Diese Koeffizienten sind dimensionslos und wurden für viele gängige Elemente und Oberflächen tabellarisch aufgeführt. Sobald Sie diejenige gefunden haben, die in Ihrer Situation zutrifft, berechnen Sie die Reibungskräfte mit diesen Gleichungen:
Fst = µst × FN
Fsl = µsl × FN
Berechnung der Beschleunigung
Der zweite Newtonsche Hauptsatz besagt, dass die Beschleunigung eines Objekts (a) proportional zu der darauf ausgeübten Kraft (F) ist und der Proportionalitätsfaktor die Masse des Objekts (m) ist. Mit anderen Worten ist F = ma. Wenn Sie an Beschleunigung interessiert sind, ordnen Sie die Gleichung neu an, um a = F ÷ m zu lesen.
Kraft ist eine Vektorgröße, dh Sie müssen die Richtung berücksichtigen, in die sie wirkt. Es gibt zwei Hauptarten von Reibungskräften: die statische Kraft (Fst) und die Gleitkraft (Fsl). Obwohl sie in die entgegengesetzte Richtung wirken, in die sich ein Objekt bewegt, ist die Normalkraft (FN) erzeugt diese Kräfte, die senkrecht zur Bewegungsrichtung wirken. FN entspricht dem Gewicht des Objekts zuzüglich aller zusätzlichen Gewichte. Wenn Sie beispielsweise auf einen Holzblock auf einem Tisch drücken, erhöhen Sie die Normalkraft und damit die Reibungskraft.
Die Gesamtkraft (F) auf einen Gegenstand, der Reibung ausgesetzt ist, ist gleich der Summe der aufgebrachten Kraft (FApp) und die Reibungskraft (Ffr). Da aber die Reibungskraft der Bewegung entgegenwirkt, ist sie relativ zur Vorwärtskraft negativ, also F = FApp - Ffr. Die Reibungskraft ist das Produkt aus dem Reibungskoeffizienten und der Normalkraft, die in Abwesenheit zusätzlicher Abwärtskräfteist das Gewicht des Objekts. Das Gewicht (w) ist definiert als die Masse (m) eines Objekts multipliziert mit der Schwerkraft (g): FN = w = mg.
Sie können nun die Beschleunigung eines Massenobjekts (m) berechnen, das einer Kraft F ausgesetzt istApp und eine Reibungskraft. Da sich das Objekt bewegt, verwenden Sie den Gleitreibungskoeffizienten, um das folgende Ergebnis zu erhalten:
a = (FApp - µsl X mg) ≤ m