Friksjon – regn ut friksjonskraft og friksjonstall
Velg situasjonen: en gjenstand på flatt underlag, på et skråplan eller med kjent normalkraft. Du får friksjonskraften, eller friksjonstallet hvis du kjenner kraften.
Resultat
Slik er det regnet ut
- G = m · g = 20 kg · 9,81 m/s² = 196,2 N
- På flatt underlag er N = G = 196,2 N
- R = μ · N = 0,4 · 196,2 N = 78,48 N
Formel
Flatt underlag: N = m · g
Skråplan: N = m · g · cos α, langs planet: m · g · sin α
Glir når tan α > μ (hvilefriksjon)
Slik regner du ut friksjonskraft
Friksjonskraften er friksjonstallet ganger normalkraften: R = μ · N. Normalkraften N er kraften underlaget presser tilbake med. På flatt underlag er den lik tyngden, N = m · g. En kasse på 20 kg på et gulv med μ = 0,4 har N = 20 · 9,81 = 196,2 N, og friksjonskraften blir 0,4 · 196,2 = 78,48 N. Du må altså skyve med mer enn 78,48 N for å få kassen til å akselerere.
Snu formelen
- Friksjonstall: μ = R ÷ N. Trengs 150 N for å dra noe med normalkraft 500 N, er μ = 0,3.
- Normalkraft: N = R ÷ μ.
Hvilefriksjon og glidefriksjon
Det er tyngre å få noe i gang enn å holde det i bevegelse. Hvilefriksjonen (statisk friksjon) tilpasser seg kraften du skyver med, opp til en grense μₛ · N. Når gjenstanden først glir, gjelder glidefriksjonen μₖ · N, som nesten alltid er lavere. Friksjonstallet er et rent tall uten enhet, og i den enkle modellen avhenger friksjonen nesten ikke av hvor stor kontaktflaten er.
Friksjon på skråplan
På et skråplan med vinkel α deles tyngden i to: m · g · cos α presser mot planet (normalkraften), og m · g · sin α drar langs planet. En kloss på 10 kg på et plan med 30° helning har N = 84,96 N. Med μ = 0,3 blir friksjonen 25,49 N, mens kraften langs planet er 49,05 N, så klossen glir.
Dette gir en enkel måte å måle friksjonstallet på: Vipp planet sakte opp til gjenstanden begynner å gli. Da er μₛ = tan α. Begynner den å gli ved 20°, er friksjonstallet 0,364.
Friksjon og bilkjøring
Friksjonen mellom dekk og vei bestemmer hvor raskt du kan bremse. Bremselengden (uten reaksjonstid) er s = v² ÷ (2 · μ · g). Fra 80 km/t blir den 31,46 meter på tørr asfalt (μ = 0,8), men 251,7 meter på glatt is (μ = 0,1). Derfor er vinterdekk og lav fart så viktig om vinteren. Regn med reaksjonstid i bremselengdekalkulatoren. Friksjonen avgjør også hvor fort du kan ta en sving, se sentripetalkraft.
Typiske friksjonstall
Tabellen under viser omtrentlige verdier. Bruker du verdiene i en oppgave, sjekk om oppgaven oppgir egne tall. Friksjonskraften brukes videre i Newtons andre lov, der summen av kreftene gir akselerasjonen, og i arbeid, der friksjon gjør negativt arbeid.
Typiske friksjonstall (μ)
| Underlag | Typisk μ |
|---|---|
| Bildekk mot tørr asfalt | 0,7–0,9 |
| Bildekk mot våt asfalt | 0,4–0,6 |
| Bildekk mot snø | 0,2–0,3 |
| Bildekk mot is | 0,05–0,2 |
| Gummisåle mot betong | 0,6–0,8 |
| Tre mot tre | 0,25–0,5 |
| Stål mot stål, tørt | 0,5–0,8 |
| Stål mot stål, smurt | 0,05–0,15 |
| Smurt ski mot snø | 0,03–0,1 |
| Skøyte mot is | ca. 0,01 |
| Teflon mot stål | ca. 0,04 |
Omtrentlige verdier. Hvilefriksjonen er høyest; glidefriksjonen er lavere. Fukt, temperatur og overflate gir store variasjoner.
Spørsmål og svar
Hva er formelen for friksjon?
Friksjonskraften er R = μ · N, der μ er friksjonstallet og N er normalkraften. På flatt underlag er N = m · g.
Hva er et friksjonstall?
Et tall uten enhet som sier hvor godt to flater griper i hverandre. Høyt tall gir mye friksjon; bildekk mot tørr asfalt ligger rundt 0,8, is mot stål rundt 0,01.
Hvordan finner jeg friksjonstallet på et skråplan?
Vipp planet til gjenstanden akkurat begynner å gli, og regn μ = tan α. Ved 25° er μ = 0,466.
Har kontaktflaten noe å si for friksjonen?
Nesten ikke, i den enkle modellen R = μ · N. Større flate fordeler kraften, men friksjonskraften blir omtrent den samme. Bildekk er et unntak der gummiblandingen og mønsteret betyr mye.
Fikk du svaret du trengte?
Takk! Lagre kalkulatoren med stjernen, så finner du den raskt neste gang.