Friksjon.

For å starte flyttingen av et fast legeme langsmed et annet fast legeme, f.eks. skyve eller trekke en klosse, rulle en kule eller et hjul over et plant underlag, kreves det en kraft i bevegelsesretningen langsmed underlaget. Denne kraften kalles friksjonskraft.

 

Legemets tyngde - og evt. ytterligere trykk på legemet vinkelrett mot underlaget - kalles normalkraft. Friksjonskraftens størrelse utgjør en viss andel friksjonskoeffisienten av normalkraftens størrelse, og angis på følgende måte: F = µ * N.

 

Legg merke til at berøringsoverflatens størrelse ikke innvirker på friksjonskraften. Det skyldes at både friksjons- og normalkraften virker på samme overflate.

 

De to legemene er kun i direkte kontakt med hverandre noen få steder. Den reelle kontaktoverflaten er kun 1/1000 av berøringsoverflaten fordi selv en meget glatt overflate er ujevn. Dette kan man se i et mikroskop. Ujevnhetene er i størrelsesordenen 0,001 mm for finpolerte overflater og 0,01-0,1 mm for grove overflater.

 

Kontakt mellom metalloverflater

 

Man mener at de molekylære kreftene i det ytterste overflatelaget i disse små kontaktoverflatene påvirker hverandre, slik at forskjellige grader av vedheftskraft (adhesjonskraft) utgjør den viktigste årsaken til friksjonskraften.

 

En annen årsak er at den ene overflatens "topper" trenger ned i den andre overflatens "daler", slik at det oppstår et rent fysisk hinder. Dette skjer spesielt når en hard overflate ligger an mot en myk. Den harde overflatens topper vil da trenge ned i den myke overflaten.

 

På grunn av forskjeller i overflatenes adhesjonskraft, ujevnhet og hardhet, vil friksjonskoeffisienten - og dermed også friksjonskraften - ikke være den samme for forskjellige materialer og overflatebeskaffenheter. I denne sammenheng øker friksjonskraften proporsjonalt med belastningen. Det bør også nevnes at friksjonskoeffisienten for et visst materiale er størst når bevegelsen starter, og synker ved økt hastighet. Man bruker derfor henholdsvis uttrykket hvilefriksjonskoeffisient og glidefriksjonskoeffisient.

 

For å forstå hvordan friksjonen fungerer og hvilken innvirkning smøremidlene har, kan det være en fordel å sammenligne med styrkelærens deformasjonsbegrep.

 

Friksjon er det som hindrer bevegelse mellom en gjenstand og underlaget. Friksjon kan virke både negativt og positivt. For. eks, så vil vi at friksjonskraften skal være stor når vi ser en elg rett foran oss når vi kjører bil. I akebakken derimot vil vi at friskonskraften skal være lav så akebrettet kan gli nedover bakken.

 

Friksjon er den komponentvektoren av kontaktkrafta mellom to legemer i kontakt med hverandre som motvirker den relative bevegelsen mellom dem. Den andre komponentvektoren, som står vinkelrett på friksjonen og den relative bevegelsen, kalles normalkrafta. Det er elektriske krefter mellom atomene i kontaktflata som er årsaken til kontaktkreftene. Av praktiske grunner blir friksjonen som regel sett på som en egen kraft. Friksjon er helt vesentlig. Det er friksjonen som gjør at vi i det hele tatt klarer å bevege oss fremover og at spikeren sitter fast i veggen.

 

Den generelle likningen for friksjon, eller det vi gjerne kaller Coulombfriksjon, er:

Hvor R er friksjonskrafta, μ er friksjonstallet og N er normalkrafta

 

Tyngde

Gjenstander faller mot bakken fordi jorden trekker dem med en kraft som kalles tyngdekraften.

Masse	Tyngde
0,1 kg	1,0 N
0,2 kg	2,0 N
0,3 kg	3,0 N

 

Som vi ser ut av tabellen en forholdet mellom massen og tyngden 1:10

Vi kan måle tyngden på en gjenstand ved å henge den i en fjærvekt.

 

Hva er forskjellen på masse og tyngde?

Gjenstand	På jorda		På månen		I vektløs tilstand
Matpakke	1,0 kg	10 N	1,9 kg	1,7 N	1,0 kg	0 N
Fisk	10,0 kg	100 N	10,0 kg	17 N	10,0 kg	0 N
Person	75,0 kg	750 N	75,0 kg	125 N	75,0 kg	0N

 

- Tyngden til en gjenstan er den kraften gjenstanden trekkes mot bakken med. (på månen er tyngden kun 1/6 av hva den er på jorden)
- Tyngden til en gjenstand varierer altså etter hvor gjenstanden befinner seg.
- Massen til en gjenstand forteller derimot hvor mye stoff gjenstanden består av.
- Massen vil ikke forandre seg om vi tok den ut i verdensrommet eller på månen.
- Hvis det for eksempel var en matpakke med masse 1 kg og tyngde 10 N her på jorden, ville tyngden til matpakken i vektløs tilstand vøre 0 N, mens massen fremdeles ville være 1 kg.

Tyngden er en kraft som trekker en gjenstand mot bakken. Tyngden til en gjenstand varierer, mens massen en den samme overalt.

Masse

Masse er en av fysikkens grunnenheter. Masse betyr materie- eller stoffmengde og er en grunnleggende egenskap ved et legeme eller en gjenstand. SI-enheten for masse er kilogram. Et kilogram er 1000 gram og forkortes kg.

 

Bak begrepet masse ligger to helt forskjellige fysikalske prinsipper:

- et legemes motstand mot å forandre hastighet - treghet
- legemers tiltrekning på hverandre - gravitasjon

 

Selv nøyaktige målinger har ikke kunnet påvise noen forskjell

 

Er massen konstant?

Det er nærliggende for oss å betrakte massen som konstant. Dette er imidlertid ikke rett i følge Einsteins relativitetsteori hvor masse og energi er to sider av samme sak. I følge relativitetsteorien er

E = m c²

der E er energi, m er masse og c er lysets hastighet i tomt rom, en konstant.

 

Etter relativitetsteorien vil et legeme som får tilført energi, for eksempel i form av økt bevegelsesenergi, derfor også få en masseøkning. Vi har likevel tradisjon for å betrakte massen som konstant fordi feilen vi derved gjør er så forsvinnende liten så lenge vi betrakter legemer med hastigheter betydelig lavere enn lyshastigheten.

 

Krefter

Hva er kraft?

- En kraft er noe som virker på en ting fra noe annet.

- Krefter kan endre bevegelser.

- Krefter kan endre formen på noe.

- Krefter virker alltid mellom to legemer.

 

Her er et eksempel: Hvis du sitter i en bil kan du legge merke til krefter fra flere retninger. Hvis bilen kjører fortere blir du presset tilbake i setet, og når den bremser blir du presset fremover. Når bilen svinger fra side til side gjør du og det.

 

Kraft / Motkraft

Når en kraft virker på noe, en ting eller et menneske, virker det også en kraft i motsatt retning, fra tingen eller mennesket.

 

Eksempel: Når to personer står med hendene mot hverandre og dytter, kjenner man at man må bruke en kraft for å dytte den andre personen bakover samtidig som han må bruke en kraft for å ikke dette bakover.

 

Her ser vi at han får steinen til å rulle. Her er kraften fra mannen større enn kraften fra steinen, og steinen beveger seg i den retningen mannen dytter.

 

 

Her er kraften fra mannen og kraften fra steinen like stor, og de står derfor i ro.

 

Her er kraften fra steinen større enn kraften fra mannen, og steinen presser mannen nedover.