Friktions visualisering

Hur skall man förklara dynamisk och statisk friktion? Det finns en utmärkt java applet som kan användas för simulering av massor med Fysik situationer som heter Particle World:

I Kursnavet.cfl.se
eller här: http://www.ifm.liu.se/~freka/particleworld/

Jag satte ihop 2 situationer:

Lutande plan

Två lutande plan med samma lutning, men den övre har översta hälften med en grövre yta (svarta glesare partiklar) och resten slätare (blå). Nedre lutanade planet är slät (blå). En ljusröd (magenta) kropp vilar på den svarta ytan. Det är såpass stor friktion att den står kvar trots tyngdkraftens komposant längs planet. I början av förloppet är ytterligare två likadana kroppar (utom färg) just ovanför övre ända av varsitt lutande plan..

Om du vill köra det i Particle World, CFL versionen, så finns konfigurationen tillgänglig i menyn: File>Predefined>InclinedPlaneFriction (lutande plan friktion). Om man kör det i java appleten så kan man pausa med P och återgå till början med I.

Det ser ut som denna animerad avbildning (fast i appleten är det jämnare rörelser och du kan gripa in):

Om du vill ha en större (men något hoppigare) rörelse så finns denna version: 1 fps (ca 100 kb)

Vilken kropp åker av lutande planet först? Svar: Den gröna som åker på det släta planet glider ner först.

Vad händer när den röda kroppen träffar den ljusröda? Svar: I krocken får den ljusröda kroppen lite fart så den glider upp på topparna av knaggligheterna på planet. Nu är den rörlig = dynamisk och bromsas upp mindre av underlaget. Den upplever "dynamisk friktion" som brukar vara mindre än "statisk friktion". Så trots att det är samma tyngdkraft på den som när den stod stilla så accelereras den, på grund av att friktionen är mindre. Den röda kroppen tappar fart i krocken men har just nog fart för att inte fastna i "knaggligheternas djup".

Dra igång på plan yta

I denna konfiguration vilar en blå kropp på en svart yta. Mellan de två röda punkterna är en fjäder (dynamometer) som jag drar i. (Den finns inte tillgänglig i Particle World menyn, men är inte så svårt att göra.) Ju längre längden på linjen mellan röda punkterna, desto större kraft utövas på kroppen.
Man kan se att det krävs en ganska stor kraft att få blåa boxen att börja röra sig. Men när den väl kommit igång, krävs mycket mindre kraft för att hålla det igång. Återigen: Statiska friktionskoefficienten är mindre än den dynamiska.

Friktionskoefficienten µ defineras som

   µ = F_f/N

där F_f är friktionskraften och N är Normalkraften, det vill säga kraften som trycker (vinkelrätt) mot ytan. my brukar variera mellan 0= jättehalt och 1= bra grepp. Det kan förekomma fall där det är mer än 1.

Frågor

Vad betyder "dynamisk"? Svar: rörlig, föränderlig, eller som hör till rörelse

Vad betyder "statisk"? Svar: stillastående, orörlig

Vilken typ av friktion är minst? Svar: Dynamisk friktion är mindre än statisk

© CFL / Jeff Forssell    senaste uppdatering: 2006-01-19