Wrijvingskracht en Formules

Belang van Wrijvingskracht

• Wrijvingskracht komt dagelijks voor en is belangrijk bij zowel versnellen als stoppen.
• Wanneer een object niet beweegt, houdt wrijvingskracht het tegen.

Eigenschappen van Wrijvingskracht

• Oppervlakken zijn op microniveau ruw en haken aan elkaar, wat wrijvingskracht veroorzaakt.

Krachten en Resultante Kracht

• Geen beweging betekent dat de resultante kracht 0 is.
• Duwkracht is dan gelijk aan de wrijvingskracht.
• Bij toenemende duwkracht stijgt de wrijvingskracht evenveel.

Formule voor Wrijvingskracht

• Maximale wrijvingskracht: afhankelijk van de statische wrijvingskonstante en normaalkracht.
• Wrijvingskracht ( F_w = \mu_s \cdot F_n )
• Grotere normaalkracht leidt tot grotere wrijvingskracht.

Kinetische vs Statische Wrijvingskonstante

• Bij beweging wordt de statische vervangen door de kinetische wrijvingskonstante.
• Kinetische wrijvingskonstante is meestal lager dan de statische.

Toepassing in Praktijk

• Voorwerp op helling ervaart zwaartekracht, wrijvingskracht, en normaalkracht.
• Wrijvingskracht werkt altijd tegen de bewegingsrichting in.
• Normaalkracht staat loodrecht op het oppervlak.

Assenstelsel en Krachten Ontbinden

• Kies een assenstelsel dat samenvalt met de helling voor eenvoudiger berekening.
• Ontbind krachten in componenten met hoeken α.
• Zwaartekracht in x- en y-richting: ( F_z \sin(\alpha) ) en ( F_z \cos(\alpha) ).

Berekening van Wrijvingskonstante

• ( \mu = \tan(\alpha) )
• Hellingshoek α waarbij het blok juist begint te glijden, bepaalt ( \mu ).

Voorbeeldvraagstuk

• Blok van 30 kg op 20 graden helling, extra druk van 100 N.
• Bepaal de wrijvingskonstante met som van krachten in x- en y-richting gelijk aan 0.
• Normaalkracht ( F_n = F_z \cos(\alpha) + \text{Duwkracht} ).
• Berekeningen:
  • Zwaartekracht ( F_z = 30 \times 9,81 \times \sin(20) )
  • Wrijvingskracht ( F_w = 101 \text{ N} )
  • Wrijvingskonstante ( \mu = \frac{101}{377} = 0,268 )

Conclusie

• Wrijvingskonstante is afhankelijk van oppervlakken.
• Verschillend per materiaalcombinatie, zoals rubber op beton versus rubber op ijs.