Friksjon

Beskrivelse: 10

Figuren over viser en kloss som vi forsøker å dra mot venstre, men klossen holdes fast mot underlaget og flytter seg ikke. Det virker en friksjonskraft på klossen fra underlaget, friksjonskraften virker motsatt vei av trekkraften og skaper likevekt. Hvis vi trekker mot høyre så vil friksjonen forandre retning slik at vi fortsatt har likevekt. Friksjon er en reaksjonskraft som oppstår fra underlaget, og friksjonskraften virker i glideplanet. Underlaget er altså en slags form for innfestning.

Beskrivelse: 9                   Beskrivelse: 9

Likevektslikninger gir oss følgende reaksjonskrefter; FF = F og FN = G. I friksjonsoppgaver er vi interessert i krefter parallelt med glideflaten og normalt på glideflaten, derfor bruker vi FF og FN, ikke Fx og Fy. Det er en vanlig misforståelse å tro at det er noen sammenheng mellom FF og FN for tilfellet over.

For alle innfestninger vil det være en grense for hvor stor reaksjonskraften kan være før legemet og festet skiller lag. Slik er det også med friksjonskraften, klossen over vil gli bare F blir stor nok. La oss f.eks. si at klossen over var svært lett slik at det nesten ikke var noe trykk mot underlaget. Da ville klossen glippe selv med en liten horisontalkraft.

Det viser seg at den største friksjonskraften som kontaktflaten klarer å holde på, er tilnærmet proporsjonal med normalkraften som virker mot underlaget. Vi kan sette opp uttrykket FF,max = μFN hvor μ er friksjonstallet. Legg merke til at FF og FN egentlig er to sider av samme sak, reaksjonskraften fra underlaget er nemlig skråstilt. Og det er en grense for hvor stor skråstilt reaksjonskraft kontaktflaten klarer å overføre. Som et alternativ til friksjonstallet kan vi bruke begrepet friksjonsvinkelen ϕF som er definert som følger:

Beskrivelse: 9

Beskrivelse: 11

 

 

Vær obs på at FN ikke er det samme som tyngde, selv om dette tilfeldigvis er tilfellet over. Normalkraften kan f.eks. skyldes en klemkraft.

Friksjonstallet er avhengig av materialene i kontaktflaten og av om overflaten er våt eller tørr, ru eller glatt osv. Legg merke til at friksjonskraften ikke er avhengig av kontaktflatens areal eller fart og at FF ≠ μoFN så lenge legemet er i ro. Friksjonen på klossen under blir den samme om du drar den ene eller den andre veien.

Beskrivelse: 15

Vi kan finne verdier for friksjonstallet ved å gå inn i tabeller, men disse er heftet med stor usikkerhet og det er ofte nødvendig å bestemme friksjonstallet med forsøk. Vi har to friksjonstall, μo som gjelder i overgangen fra hvile til bevegelse, og μ som gjelder når legemet har begynt å gli. Ved glidning får får vi et lavere friksjonstall (μ < μo). Det er en terskel som skal overvinnes i overgangen fra hvile til bevegelse. For å være på den sikre siden kan det være greit å dimensjonere i forhold til det laveste friksjonstallet dvs. μ. Friksjonsoppgaver handler typisk om å sjekke om friksjonskraften som bestemmes med likevektslikninger overskrider grenseverdien FF,maks = μoFN, dvs. vil konstruksjonen gli, og dimensjoneringskriteriet blir FF = FF,maks.