Friksjon er ei kraft som verkar mellom to flater og hindrar dei i å bevege seg fritt i relasjon til kvarandre. Dersom ein lekam beveger seg langs ei rett linje, verkar friksjonen i motsett retning av rørsla (sjå figuren). Men ein lekam kan òg bli utsett for friksjon når han står stille, til dømes ein bil som er parkert i ein bakke (sjå statisk friksjon nedanfor). Når ein lekam, til dømes ein bil, beveger seg med konstant fart i ein sving, verkar friksjonskrafta vinkelrett på farten i den retninga vegen svingar (veggrep).
Friksjon. Ein kloss blir trekt mot høgre langs eit underlag med ei dragkraft D. Friksjonskrafta R verkar i motsett retning av rørsla. Klossen vil flytte seg med aukande fart mot høgre på teikninga så lenge D er større enn friksjonskrafta.
Årsaka til friksjon
Når flatene på to lekamar rører kvarandre og ein prøver å forskyve flatene, oppstår det krefter mellom molekyla til dei to lekamane i berøringspunkta. Det er desse kreftene som er årsaka til friksjon.
Friksjonskrafta utviklar varme og fører til eit tap av mekanisk energi.
Typar
Statisk friksjon
Motstand mot gliding mellom to flater som rører kvarandre, når dei to flatene ikkje flyttar seg i forhold til kvarandre, blir kalla statisk friksjon. Statisk betyr at lekamane er i ro i forhold til kvarandre.
Døme: Når ei kasse står i ro på eit golv og ein skyver på henne, men svakt nok til at ho ikkje beveger seg, verkar det ei statisk friksjonskraft. Det er den krafta som hindrar kassa i å bevege seg.
Når ein bruker ei vassrett skyvekraft på ei kasse som står på golvet, utan at kassa flyttar seg, er friksjonen alltid like stor som den krafta ein skyver med. Dersom ein ikkje skyver, er friksjonen null. Aukar ein skyvekrafta, så aukar òg den statiske friksjonen, og til slutt når han ein maksimal verdi like før kassa byrjar å gli.
Den maksimale verdien til den statiske friksjonen blir kalla RS. Denne blir angitt som ein viss brøkdel μS av normalkrafta N. Normalkrafta verkar vinkelrett frå underlaget på kassa.
RS = μSN
Talet μS blir kalla friksjonsfaktoren eller friksjonskoeffisienten for største kvilefriksjon, og denne er karakteristisk for dei to flatene som rører kvarandre.
Glidande friksjon
Glidande friksjon er friksjonskrafta mellom to flater som sklir i forhold til kvarandre, til dømes eit akebrett mot snø.
Den glidande friksjonen R blirangitt som ein viss brøkdel μ av normalkrafta N:
R = μN
Friksjonsfaktoren (eller friksjonskoeffisienten) μ for glidande friksjon er karakteristisk for dei to flatene som glir mot kvarandre, men han blir alltid mindre når farten aukar. Den glidande friksjonen er mindre enn den statiske mellom dei same to flatene, ofte berre halvparten så stor. Det at den glidande friksjonen er mindre enn den statiske friksjonen, blir til dømes utnytta når ein går på ski.
Når ein skyver på ei kasse som står på golvet, vil den statiske friksjonen hindre at ho flyttar seg til å byrje med. Men med ein gong kassa byrjar å gli, får ein glidande friksjon, og då søkk friksjonen betydeleg.
Rullemotstand
Rullemotstand er ikkje friksjon i fysisk betydning, men mest kortvarige, elastiske deformasjonar av hjul og underlag i berøringsflatene.
Ein kan observere ei eiga form for friksjon ved å leggje ein gummikloss (eit viskelêr) på eit skråplan (ein linjal). Klossen vil bevege seg uhyre langsamt nedover. Fenomenet blir beskrive som «stick-and-slip» og kjem av at ei mengd små område i berøringsflata til klossen i tilfeldig rekkjefølgje ligg stille (statisk friksjon), glepp og ligg stille igjen og så vidare. Det er også stick-and-slip når ein fiolinboge stryk over ein streng.
Viskositet
I væsker og gassar er det friksjon mellom stoff som glir mot kvarandre. Dette blir kalla viskositet eller seigleik.
Smørjeolje reduserer den glidande friksjonen mellom to gjenstandar. Det er fordi det er liten friksjon mellom molekyllaga i oljen.
Luft- og væskemotstand
Når ein gjenstand beveger seg gjennom luft eller væske, verkar det luftmotstand eller væskemotstand. Det kjem delvis av friksjon mellom luft eller væskelag som glir langs sidene til gjenstanden. Denne friksjonen kan gjerast mindre med jamne og glatte overflater.
Den vesentlegaste delen av luft- eller væskemotstanden er likevel ikkje friksjon, men kjem av overtrykk på framsida og undertrykk på baksida av gjenstanden. Derfor aukar denne motstanden sterkt med aukande fart. Fagfelta aerodynamikk og hydrodynamikk tek for seg desse effektane.
Friksjon i vindsystem
Når luft beveger seg over eit underlag, kolliderer dei nedste luftpartiklane med «ujamnskapane» til underlaget. Desse ujamnskapane varierer veldig i dimensjon, frå kornaksa i ein åker til fjellkjedene i Himalaya.
I større eller mindre grad vil underlaget bremse rørsla til lufta nær jordoverflata, men oppbremsinga vil òg forplante seg vidare oppover eit stykke, avhengig av vindfarten, stabiliteten i lufta og kor ru underlaget er.
Betydning og bruksmåtar
Både fotgjengarar, bilar og jernbanetog bruker statisk friksjon til framdrifta. Fotgjengaren bruker skosolane til å skyve bakken bakover slik at bakken skyver fotgjengaren framover. Det same gjeld for alle drivhjul på køyretøy. Statisk friksjon gjer at mutterar sit fast, at fiber og tråd ikkje losnar i tau og tekstil, at knutar ikkje glir, og så vidare.
For at denne friksjonen skal bli størst mogleg, må det vere størst mogleg kraft mellom drivhjula til eit køyretøy og underlaget. Derfor må eit lokomotiv vere tungt. På glatt føre med nedsett statisk friksjon mellom skosolane og bakken, eller mellom gummihjula og køyrebanen, blir det dårleg skuv framover. Dei hjula som ikkje er drivhjul, blir drivne rundt av den statiske friksjonen mellom hjulet og underlaget når farten aukar eller minskar. Når farten er konstant, er det praktisk talt ingen friksjon mellom hjul og underlag dersom hjulet løper lett på akslingen.
Bil
Bilkøyring er heilt avhengig av friksjon både under start, styring og stopp. Veggrep er eit uttrykk for statisk friksjon. Bråstart med slurande hjul har ikkje veggrep, og då gir glidande friksjon mindre akselerasjon enn den maksimale statiske friksjonen kan gi. Når farten blir auka utan gliding, verkar det statisk friksjon framover på drivhjula og bakover på frihjula.
Ved konstant fart er det nesten ikkje friksjon, men set ein styrehjula på skrå, oppstår det friksjon i sideretninga, slik at bilen svingar. Blir farten endra i svingen utan sluring, verkar det statisk friksjon i køyreretninga, og det blir mindre friksjon til styring.
Ved bremsing med låste hjul verkar det glidande friksjon rett motsett av køyreretninga. Det svarer til at når hjula spinn, verkar glidefriksjonen berre i rotasjonsretninga, så då kan bilen gli sidelengs nesten utan motstand. Glidefriksjonen mellom gummi og asfalt minkar når farten aukar. Ved ein fart på 120 kilometer i timen er glidefriksjonen halvparten av det han er ved 40 kilometer i timen. Det betyr at bremselengda med låste hjul aukar kraftig med farten. Forsøk har også vist at bremselengda blir større med aukande last.
Tog
Jernbanetog blir bremsa med klossar som blir pressa mot hjula eller med skivebremser. Bremsinga blir kontrollert med trykkluft og verkar på alle hjul i heile toget. Nødbrems er klossar som blir pressa mot togskjenene med magnetisme.
Les meir i Store norske leksikon
Fagansvarleg for Mekanikk
Kommentarar
Kommentarar til artikkelen blir synleg for alle. Ikkje skriv inn sensitive opplysningar, for eksempel helseopplysningar. Fagansvarleg eller redaktør svarar når dei kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logga inn for å kommentere.