Kalkulator tarcia
Użyj tego kalkulatora tarcia, aby obliczyć siłę tarcia między obiektem a podłożem. Opiera się on na prostej zasadzie: tarcie jest proporcjonalne do siły normalnej działającej między obiektem a podłożem.
W dalszej części tekstu dowiesz się jak stosować równanie siły tarcia oraz poznasz różnicę między tarciem statycznym i kinetycznym. Możesz użyć tego narzędzia również jako kalkulatora współczynnika tarcia.
Równanie siły tarcia
Wzór, który umożliwia obliczenie siły tarcia, jest bardzo prosty:
gdzie:
- — Siła tarcia, mierzona w niutonach;
- — Bezwymiarowy współczynnik tarcia; oraz
- — Siła normalna (prostopadła do podłoża), wyrażona w niutonach.
Jak wyznaczyć siłę tarcia?
-
Określ siłę normalną działającą między przedmiotem a podłożem. Załóżmy, że siła normalna wynosi
250 N. -
Znajdź współczynnik tarcia. Przyjmijmy, że współczynnik tarcia wynosi
0,13. -
Pomnóż obie wartości przez siebie:
250 N · 0,13 = 32,5 N -
W ten sposób obliczyłeś siłę tarcia! Być może chcesz sprawdzić jaką pracę ona wykonuje? Jeśli tak, wypróbuj nasz kalkulator pracy i mocy 🇺🇸!
Tarcie statyczne a tarcie kinetyczne
Tarcie statyczne działa wtedy, gdy obiekt pozostaje nieruchomy. Wyobraź sobie, że próbujesz pociągnąć ciężkie pudło. Jeśli nie uwzględnimy tarcia, to zgodnie z drugą zasadą dynamiki Newtona nawet najmniejsza siła powinna spowodować pewne przyspieszenie pudełka. W rzeczywistości trzeba dość mocno pociągnąć, aby pudełko zaczęło się poruszać, właśnie z powodu siły tarcia statycznego.
Tarcie kinetyczne (znane również jako tarcie dynamiczne) działa na poruszający się obiekt lub, inaczej mówiąc, na obiekt o niezerowej energii kinetycznej (o której dowiesz się więcej z naszego kalkulatora energii kinetycznej). Gdyby nie istniało tarcie kinetyczne to każdy obiekt, który szturchniemy (na przykład samochodzik), nigdy nie przestałby się poruszać, ponieważ zgodnie z pierwszą zasadą dynamiki Newtona, nie działałaby na niego żadna siła, a więc poruszałby się ze stałą prędkością.
Mimo że wzór jest taki sam dla tarcia statycznego i kinetycznego, musisz pamiętać, że odpowiadające im współczynniki tarcia są różne. Współczynnik tarcia kinetycznego jest zwykle niższy niż współczynnik tarcia statycznego.
Tarcie jest tym, co utrzymuje cię na drodze, ale co jeśli kąty też by pomogły? Dowiedz się jak to zrobić dzięki kalkulatorowi nachylenia zakrętu 🇺🇸!
W jaki sposób zmierzyć współczynnik tarcia?
Istnieją dwa proste sposoby oszacowania współczynnika tarcia:
-
Poprzez pomiar kąta ruchu i użycie siłomierza. Współczynnik tarcia jest równy tg(θ), gdzie θ jest kątem między kierunkiem przyłożonej siły a powierzchnią, po której przedmiot zaczyna się poruszać.
-
Dla płaskiej powierzchni można przeciągnąć obiekt po powierzchni z przymocowanym siłomierzem. Podziel niutony potrzebne do przesunięcia obiektu przez wagę obiektu (też w niutonach), aby otrzymać współczynnik tarcia.
Jak wyglądałby świat bez tarcia?
Gdyby nie było tarcia, to nie byłoby niczego. Zniknęłoby tarcie, które trzyma atomy razem, więc nic nie byłoby w stanie się uformować. Życie nie istniałoby, ponieważ atomy nie znajdowałyby się w pobliżu siebie wystarczająco długo, aby utworzyć proste cząsteczki. Świat stałby się niebezpiecznym miejscem do życia, ponieważ samochody w ruchu straciłyby zdolność do zatrzymania się. Prawdopodobnie umarłbyś także ty, ponieważ twoja krew stale poruszałaby się coraz szybciej. Na szczęście ten scenariusz jest fizycznie niemożliwy!
Jak obliczyć starty energii w wyniku tarcia?
Energia tracona w wyniku tarcia jest równa pracy wykonanej przez tarcie, czyli F · d, gdzie d jest przebytą drogą. F można rozłożyć na μ · Fn, gdzie μ jest współczynnikiem tarcia, a Fn jest siłą normalną. Fn można dalej rozwinąć do m · g · cos(θ).
Podsumowując: E = μ · m · g · cos(θ) · d
Jakie są cztery rodzaje tarcia?
Cztery rodzaje tarcia to: statyczne, ślizgowe, toczne i płynne:
-
Tarcie statyczne występuje pomiędzy dwoma powierzchniami, gdy żadna z nich się nie porusza (względem siebie).
-
Tarcie ślizgowe występuje pomiędzy dwoma obiektami, które przesuwają się po sobie — tak jak wtedy, gdy ślizgasz się po drewnianej podłodze w skarpetkach.
-
Tarcie toczne występuje pomiędzy powierzchnią a obiektem, który może się toczyć (koło, piłka itp.).
-
Tarcie płynne to tarcie pomiędzy obiektem w ruchu a ośrodkiem, w którym się porusza, np. samolotem w powietrzu lub rybą w wodzie.
Co jest jednostką tarcia w układzie SI?
Jak wszystkie siły, jednostką tarcia jest niuton (N), który jest równy 1 kg·m·s⁻². W systemie imperialnym jednostką siły jest funt siły, lbf, który wynosi w przybliżeniu 4,45 N. Współczynnik tarcia jest bezwymiarowy i dlatego nie ma jednostek.
Jaka jest różnica między tarciem statycznym a dynamicznym?
Tarcie statyczne i dynamiczne występują w zależności od tego czy przedmiot jest w ruchu, czy nie. Tarcie statyczne to tarcie pomiędzy dwoma powierzchniami, które nie poruszają się względem siebie. Gdyby te dwie powierzchnie były ruchome względem siebie, byłoby to tarcie dynamiczne. Na przykład, klocek na stole doświadcza tarcia statycznego. Trwa ono w miarę nachylania stołu, aż do momentu, gdy klocek się przesunie — wtedy tarcie staje się dynamiczne.
Jak tarcie wpływa na ruch?
Tarcie jest tym, co umożliwia ruch. Kiedy jeden obiekt porusza się względem drugiego, powstają dwie przeciwne, ale równe siły spowodowane tarciem, bez których bieglibyśmy w miejscu. Tarcie pozwala nam również zatrzymać się — gdy obiekt jest spowalniany, tarcie zamienia energię kinetyczną w energię cieplną lub energię drgań. Im bardziej śliska jest powierzchnia (im niższy współczynnik tarcia), tym wolniejsze jest tempo przekazywania tej energii.