friksjon

Friksjon. En kloss blir trukket mot høyre langs et underlag med en drakraft D. Friksjonskraften R virker i motsatt retning av bevegelsen. Klossen vil flytte seg med økende fart mot høyre på tegningen så lenge D er større enn friksjonskraften.

Friksjon av /Store norske leksikon ※. Gjengitt med tillatelse

Friksjon er en kraft som virker mellom to flater og hindrer dem i å bevege seg fritt i forhold til hverandre. Dersom et legeme beveger seg langs en rett linje virker friksjonen i motsatt retning av bevegelsen. Se figuren. Men et legeme kan også utsettes for friksjon når det står stille, for eksempel en bil som er parkert i en bakke (se statisk friksjon nedenfor). Når et legeme for eksempel en bil, beveger seg med konstant fart i en sving, virker friksjonskraften vinkelrett på hastigheten i den retningen veien svinger ('veigrep').

Faktaboks

Uttale
friksjˈon
Etymologi
av latin ‘gni’

Årsak til friksjon

Når flatene på to legemer berører hverandre og man prøver å forskyve flatene, vil det oppstå krefter mellom de to legemenes molekyler i berøringspunktene. Det er disse kreftene som er årsak til friksjon.

Friksjonskraften utvikler varme og forårsaker et tap av mekanisk energi.

Typer

Statisk friksjon

Statisk friksjon er betegnelsen på motstand mot glidning mellom to flater som berører hverandre, når de to flatene ikke flytter seg i forhold til hverandre. Statisk betyr at legemene er i ro i forhold til hverandre.

Eksempel: Når en kasse står i ro på et gulv og man skyver på den, svakt nok til at den ikke beveger seg, vil det virke en statisk friksjonskraft. Det er den som hindrer kassen i å bevege seg.

Når man bruker en vannrett skyvekraft på en kasse som står på gulvet, uten at kassen flytter seg, er friksjonen alltid like stor som den kraften man skyver med. Hvis man ikke skyver, er friksjonen null. Øker man skyvekraften, øker også den statiske friksjonen, og til slutt når den en maksimal verdi like før kassen begynner å gli.

Den statiske friksjonens maksimale verdi kalles RS. Den angis som en viss brøkdel μS av normalkraften N. Normalkraften virker vinkelrett fra underlaget på kassen.

RS = μSN

Tallet μS kalles friksjonsfaktoren eller friksjonskoeffisienten for største hvilefriksjon, og denne er karakteristisk for de to flatene som berører hverandre.

Glidende friksjon

Glidende friksjon er friksjonskraften mellom to flater som sklir i forhold til hverandre, for eksempel et akebrett mot snø.

Den glidende friksjonen R angis som en viss brøkdel μ av normalkraften N:

R = μN

Friksjonsfaktoren (eller friksjonskoeffisienten) μ for glidende friksjon er karakteristisk for de to flatene som glir mot hverandre, men den blir alltid mindre når farten øker. Den glidende friksjonen er mindre enn den statiske mellom de samme to flatene, ofte bare halvparten. Det at den statiske friksjonen er mindre enn den glidende friksjonen, utnyttes for eksempel når vi går på ski.

Når man skyver på en kasse som står på gulvet, vil statisk friksjon hindre at den flytter seg til å begynne med. Men med en gang kassen begynner å gli, får man glidende friksjon, og da synker friksjonen betydelig.

Rullemotstand

Rullemotstand er ikke friksjon i fysisk betydning, men mest kortvarige, elastiske deformasjoner av hjul og underlag i berøringsflatene.

En egen form for friksjon kan observeres hvis man legger en gummikloss (et viskelær) på et skråplan (en linjal). Klossen vil bevege seg uhyre langsomt nedover. Fenomenet beskrives som «stick-and-slip», og skyldes at en mengde små områder i klossens berøringsflate i tilfeldig rekkefølge ligger stille (statisk friksjon), glipper og ligger stille igjen og så videre. Det er også stick-and-slip når en fiolinbue stryker over en streng.

Viskositet

I væsker og gasser er det friksjon mellom stoff som glir mot hverandre. Dette kalles viskositet eller seighet.

Smøreolje reduserer den glidende friksjonen mellom to gjenstander. Det er fordi det er liten friksjon mellom molekyllagene i oljen.

Luft- og væskemotstand

Når en gjenstand beveger seg gjennom luft eller væske, virker det luftmotstand eller væskemotstand. Det skyldes delvis friksjon mellom luft eller væskelag som glir langs gjenstandens sider. Denne friksjonen kan gjøres mindre med jevne og glatte overflater.

Den vesentligste delen av luft- eller væskemotstanden er likevel ikke friksjon, men skyldes overtrykk på forsiden og undertrykk på baksiden av gjenstanden. Derfor øker denne motstanden sterkt med økende fart. Fagfeltene aerodynamikk og hydrodynamikk tar for seg disse effektene..

Betydning og anvendelser

Både fotgjengere, biler og jernbanetog bruker statisk friksjon til fremdriften. Fotgjengeren bruker skosålene til å skyve bakken bakover, slik at bakken skyver fotgjengeren forover. Det samme gjelder for alle drivhjul på kjøretøyer. Statisk friksjon gjør at muttere sitter fast, at fiber og tråd ikke løsner i tau og tekstiler, at knuter ikke glir og så videre.

For at denne friksjonen skal bli størst mulig, må det være størst mulig kraft mellom et kjøretøys drivhjul og underlaget. Derfor må et lokomotiv være tungt. På glatt føre med nedsatt statisk friksjon mellom skosålene og bakken, eller mellom gummihjulene og kjørebanen, blir det dårlig skyv forover. De hjulene som ikke er drivhjul, blir drevet rundt av den statiske friksjonen mellom hjulet og underlaget, når farten øker eller minsker. Når farten er konstant, er det praktisk talt ingen friksjon mellom hjul og underlag, hvis hjulet løper lett på akselen.

Bilkjøring er helt avhengig av friksjon både under start, styring og stopp. Veigrep er uttrykk for statisk friksjon. Bråstart med slurende hjul har ikke veigrep, og da gir glidende friksjon mindre akselerasjon enn den maksimale statiske friksjonen kan gi. Når farten økes uten å gli, virker statisk friksjon forover på drivhjulene og bakover på frihjulene.

Ved konstant fart er det nesten ikke friksjon, men setter man styrehjulene på skrå, oppstår det friksjon i sideretningen, slik at bilen svinger. Endres farten i svingen uten sluring, vil statisk friksjon virke i kjøreretningen, og det blir mindre friksjon til styring.

Ved bremsing med låste hjul virker glidende friksjon rett motsatt av kjøreretningen. Det svarer til at når hjulene spinner, virker glidefriksjonen bare i rotasjonsretningen, så da kan bilen gli sideveis nesten uten motstand. Glidefriksjonen mellom gummi og asfalt avtar når farten øker. Ved en fart på 120 km/h er glidefriksjonen halvparten av det den er ved 40 km/h. Det betyr at bremselengden med låste hjul øker kraftig med farten. Forsøk har også vist at med økende last blir bremselengden større.

Jernbanetog blir bremset med klosser som presses mot hjulene eller med skivebremser. Bremsingen kontrolleres med trykkluft og virker på alle hjul i hele toget. Nødbrems er klosser som presses mot skinnene med magnetisme.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg