정적 마찰은 운동 중에 물체가 움직일 때에 저항하는 힘보다 객체를 고정시키는 힘을 유지하는 힘이 더 많기 때문에 운동 마찰보다 큽니다.
친구가 큰 파티를 위해 아파트를 재정렬하는 데 도움이 된 적이 있습니까? 대부분의 품목은 쉽게 이동할 수 있지만 무거운 품목은 일반적으로 팀워크와 공동 노력이 필요합니다. 소파를 방의 한쪽에서 다른쪽으로 밀기 시작하기 전에, 당신은 일반적으로 당신이 그것을 가능한 몇 번 움직이기 때문에 그것을 움직일 계획 위치에 대해 논의합니다.
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커플 이동 소파 (사진 크레디트 :Andrey_popov/Shutterstock)
당신은 이것을 알지 못할 수도 있지만, 움직임의 수를 최소화하는 것을 선호하는 이유는 정적 마찰과 운동 마찰 때문입니다. 기본적으로, 실제로 큰 소파를 바닥을 가로 질러 이동하면 몇 피트마다 멈추지 않고 새 위치에 도달 할 때까지 계속 슬라이딩하는 것이 훨씬 쉽습니다. 그 이유는 무엇입니까? 보다 구체적으로 과학적 측면에서, 정적 마찰이 운동 마찰보다 큰 이유는 무엇입니까?
마찰 과학
단어에 익숙하지 않은 사람들에게“마찰”은 다른 물체 나 표면을 움직일 때 한 물체 나 표면이 경험하는 저항입니다. 유체 층 및 건조 마찰, 피부 마찰, 내부 마찰, 유체 마찰 와 같은 기타 물질에 적용되는 다양한 유형의 마찰이 있습니다. 및 윤활 마찰 . 이것들은 피부 표면에 대한 유체의 마찰에서 물체가 화학적 또는 물리적으로 변화함에 따라 물체의 내부 저항에 이르기까지 물체가 존재하는 다른 시나리오에 적용될 수 있습니다.
.마찰은 수많은 다른 방식으로 운동을 저항하고 안정화한다는 점을 고려하면 세계에서 중요한 힘입니다. 우리는 발과 땅 사이의 마찰력으로 인해 땅을 가로 질러 달려 가고 속도를 얻을 수있어 평평한 표면에 대해“밀기”에 대한 레버리지를 제공합니다. 마찬가지로, 자동차 차량은 고속도로를 날 때 또는 단단한 회전을 주위로 채찍질 할 때 마찰에 의존합니다. 주로 마찰의 결과는 열 형태의 에너지 생성입니다. 두 표면 사이의 마찰은 운동 에너지를 열로 전달하기 때문입니다. 그러나 신발의 발바닥, 가구의 바닥을 향한 표면 또는 차 바퀴와 같이 마모가 발생할 수 있기 때문에 모든 마찰이 좋은 것은 아닙니다.
오늘날, 우리는 건조 마찰에 적용되는 두 가지 종류의 저항을 살펴볼 것입니다. 즉 표면이 접촉하는 두 개의 단단한 물체의 움직임에 반대하는 힘입니다. 방을 가로 질러 움직이는 소파의 위의 예는 건조 마찰의 형태이며, 일상 생활에 가장 자주 적용되는 기본 유형입니다.
동역학 마찰 대 정적 마찰
두 물체를 서로 옮길 때 발생하는 두 가지 유형의 마찰은 정적 마찰과 운동 마찰입니다. 정적 마찰은 고정 물체를 제자리에 유지하는 힘입니다. 이 정적 마찰은 물체에 적용된 힘이 정적 마찰력을 극복 할 때까지 제자리에 유지됩니다. 중력의 힘은 정지이든 움직이고 있든 항상 물체에 작용하고 있으므로 단순성을 위해이 토론에서 제거 할 수 있습니다.
마찰 설명
정적 마찰
정적 마찰을 논의 할 때 , 미세한 수준으로 내려 오는 것이 중요합니다. 모든 물체의 표면은 터치에 얼마나 매끄럽게 느낄 수 있는지에 관계없이 미세한 비늘에서 고르지 않습니다. 현미경으로 검사했을 때 새로운 리놀륨 바닥조차도 산맥과 협곡으로 가득 찬 표면의 지형도와 같은 봉우리와 계곡이 있습니다. 보다 공식적으로, 이러한 작은 표면 불규칙성을 대구라고합니다. 고유 한 불규칙성 세트가있는 다른 객체가 바닥과 접촉 할 때, 이러한 asperities는 서로 상호 작용하고 두 표면 사이의 실제 접촉 지점을 나타냅니다. 상자가 바닥에 "플러시"에 앉아있는 것처럼 보일 수 있지만, 이것은 보이는 Contac 입니다. 티; 미세한 불규칙성이 상호 작용하는 특정 지점 만 촉진되는 실제 접촉 영역 라고합니다. .
분자 수준에서, 이러한 실제 접촉 영역은 엄청난 양의 압력을 받고, 분자간 힘은 분자들 사이의 결합 형태 (차가운 용접)를 유발한다. 이것은 모션에 저항하는 정적 마찰의 주요 요소 중 하나 인 두 표면 사이의 접착력을 만듭니다. 그러나 그것은 전체 이야기가 아닙니다. asperities의 간섭은 표면의 연동을 유발합니다. 다시 말해, 한 지형지도의 산은 다른 지형의 계곡으로 떨어질 수 있습니다. 정적 마찰 임계 값이 극복되기 전에 표면의 영역이 적용된 힘을 통해 변형되거나 이동되어야하기 때문에 정적 마찰에 더욱 기여합니다. 분자간 력과 표면 asperities의 인터 로킹 사이에서 정적 마찰은 중요한 힘을 나타냅니다!
동역학 마찰
반면에 동역학 마찰은 정적 마찰 임계 값이 극복되는 순간, 즉 물체가 다른 표면으로 이동하기 시작하는 순간에 나타납니다. 분자간 결합이 파손되고 표면의 asperities가 분리되면 표면이 서로 미끄러질 수 있습니다. 이것은 모든 반대 세력이 제거되었다고 말하는 것이 아니라 감소된다. 표면의 기간 사이의 일부 상호 작용은 계속 될 것이지만, 지속적인 움직임으로 인해 서로 "정착"할 시간이 충분하지 않습니다. 마찬가지로, 압축으로 인한 두 표면 사이의 분자간 힘은 발생하지 않습니다.
두 힘이 반대되는 움직임이 제거되면, 운동이 더 자유롭게 발생할 수 있으며, 이는 운동 마찰의 힘이 정적 마찰의 힘보다 작다는 것을 의미합니다. 실제적인 관점에서, 당신은 물체를 처음부터 움직일 때마다 물체를 계속 움직이기 위해 많은 힘을 적용 할 필요가 없습니다. 다른 물체의 표면을 가로 질러 미끄러지면서 물체를 움직일 때, 정적 마찰이 스스로 회복되도록하기보다는 다른 물체의 표면을 가로 질러 밀어 넣어 움직임을 완료하는 데 필요한 전반적인 에너지 소비를 줄입니다.
.최종 단어
우리의 삶은 운동과 고요함 사이의 운동과 정적 마찰 사이의 일정한 플럭스에서 작동합니다. 이러한 유형의 마찰에 대한 기본 물리학을 이해하면 모든 것이 세상을 돌아 다니는 방식에 대해 더 큰 감사를드립니다. 그들의 아파트!
