Friction är en del av vardagen. Även om du i idealiserade fysikproblem ofta ignorerar saker som luftmotstånd och friktionskraften, om du vill beräkna objektets rörelse över en yta exakt måste du redogöra för interaktioner vid kontaktpunkten mellan objektet och ytan.

Detta innebär vanligtvis att arbeta med glidfriktion, statisk friktion eller rullande friktion, beroende på den specifika situationen. Även om ett rullande föremål som en boll eller ett hjul tydligt upplever mindre friktionskraft än ett objekt du måste glida, måste du fortfarande lära dig att beräkna rullmotstånd för att beskriva rörelsen hos föremål som bildäck på asfalt.
Definition av rullningsfriktion

Rullfriktion är en typ av kinetisk friktion, även känd som rullmotstånd
, som gäller rullningsrörelse (i motsats till glidande rörelse - den andra typen kinetisk friktion) och motsätter sig rullningsrörelsen på väsentligen samma sätt som andra former av friktionskraft.

I allmänhet innebär rullning inte så mycket motstånd som att glida, så rullningsfriktionskoefficienten på en ytan är vanligtvis mindre än friktionskoefficienten för glidande eller statiska situationer på samma yta.

Rullningsprocessen (eller ren valsning, dvs utan glidning) skiljer sig mycket från glidningen, eftersom rullning inkluderar ytterligare friktion som varje ny poi nt på föremålet kommer i kontakt med ytan. Som ett resultat av detta finns det vid varje givet ögonblick en ny kontaktpunkt och situationen liknar omedelbart statisk friktion.

Det finns många andra faktorer utanför ytråheten som också påverkar rullande friktion; till exempel, den mängd som objektet och ytan för den rullande rörelsen deformerar när de är i kontakt påverkar styrkan hos kraften. Till exempel upplever bil- eller lastbilsdäck mer rullmotstånd när de blåses upp till ett lägre tryck. Förutom de direkta krafterna som trycker på ett däck beror en del av energiförlusten på värme, kallad hysteresförluster.
Equation for Rolling Friction |

Ekvationen för rullande friktion är i princip samma som ekvationerna för glidande friktion och statisk friktion, med undantag av rullningsfriktionskoefficienten i stället för den liknande koefficienten för andra typer av friktion.

Använd F
_{k, r för kraften hos rullande friktion (dvs. kinetisk, rullande), F
n för normalkraften och μ
k, r för rullningens friktionskoefficient , ekvationen är:
F_ {k, r} \u003d μ_ {k, r} F_n}

Eftersom rullande friktion är en kraft, är F
_{k, r nyheter . När du löser problem med en rullande kropp måste du slå upp den specifika koefficienten för rullningsfriktion för dina specifika material. Engineering Toolbox är vanligtvis en fantastisk resurs för den här typen av saker (se Resurser).}

Som alltid har normalkraften ( F
_{n) samma vikt av storleken ( dvs mg
, där m
är massan och g
\u003d 9,81 m /s ^{2) för objektet på en horisontell yta (förutsatt att ingen annan krafter verkar i den riktningen), och det är vinkelrätt mot ytan vid kontaktpunkten. Om ytan lutar i en vinkel θ
, anges storleken på normalkraften med mg och cos ( θ
).
Beräkningar med kinetisk friktion}}

Beräkning av rullande friktion är i de flesta fall en ganska enkel process. Föreställ dig en bil med en m massa \u003d 1 500 kg, som kör på asfalt och med μ
_{k, r \u003d 0,02. Vad är rullmotståndet i detta fall?}

Använda formeln, tillsammans med F
_{n \u003d mg
(på en horisontell yta):
\\ börja {inriktad} F_ {k, r} &\u003d μ_ {k, r} F_n \\\\ &\u003d μ_ {k, r} mg \\\\ &\u003d 0,02 × 1500 \\; \\ text {kg} × 9,81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 \\\\ &\u003d 294 \\; \\ text {N} \\ slut {inriktad}}

Du kan se att kraften på grund av rullningsfriktion verkar betydande i detta fall, dock med tanke på bilens massa och med Newtons andra lag uppgår detta endast till en retardation på 0,196 m /s ^{2. Jag}

för att samma bil körde upp en väg med en uppåtgående stigning på 10 grader, skulle du behöva använda F
_{n \u003d mg och cos ( θ
), och resultatet skulle förändras:
\\ börja {inriktad} F_ {k, r} &\u003d μ_ {k, r} F_n \\\\ &\u003d μ_ {k, r} mg \\ cos (\\ theta) \\\\ &\u003d 0,02 × 1500 \\; \\ text {kg} × 9,81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 × \\ cos (10 °) \\\\ &\u003d 289,5 \\; \\ text { N} \\ end {inriktad}}

Eftersom normalkraften minskar på grund av lutningen minskar friktionskraften med samma faktor.

Du kan också beräkna rullningsfriktionskoefficienten om du vet rullande friktionskraft och storleken på normalkraften med hjälp av följande omordnade formel:
μ_ {k, r} \u003d \\ frac {F_ {k, r}} {F_n}

Föreställ dig ett cykeldäck rullande på en horisontell betongyta med F
_{n \u003d 762 N och F
k, r \u003d 1,52 N, är rullningsfriktionskoefficienten:
\\ börja {inriktad} μ_ {k, r} &\u003d \\ frac {F_ {k, r}} {F_n} \\\\ &\u003d \\ frac {1.52 \\; \\ text {N}} {762 \\; \\ text {N} } \\\\ &\u003d 0.002 \\ end {inriktad}}