Studiu comparativ al forţelor de frecare:

statică şi cinetică

Denise-Alexandra Bouroş, Iris-Ioana Mican , Costin-Ionuţ Dobrotă

Colegiul Naţional “Dimitrie Cantemir”, Oneşti, Bacău, România

Forţele de frecare sunt forţe de contact şi au un rol esenţial în studiul mişcării copurilor.

Există situaţii în care forţele de frecare trebuie diminuate pentru a micşora consumul energetic sau

pentru a evita supraîncălzirea pieselor aflate în contact (de exemplu în cazul mişcării pistoanelor în

cilindrii motoarelor termice), dar şi situaţii în care forţele de frecare trebuie să fie cât mai mari (de

exemplu pentru a reduce distanţa de frânare a autovehiculelor sau pentru evitarea derapajelor).

Scopul acestei prezentări este de a înţelege deosebirea între cele două tipuri de forţe de

frecare (statică şi dinamică) şi dependenţa forţei de frecare de unghi în cazul coborârii unui corp

solid pe plan înclinat.

CONFLUENŢE CANTEMIRENE

- Oneşti, 2013 -

Sir Issac Newton

“Philosophiae

Naturalis Principia

Mathematica”, 1687

2

Frecare statică / frecare cinetică – repaus / mişcare

fsF F

fsF F

fcfs FF

F

fcF F

fcF F

Repaus, Ffs = F

Mişcare accelerată, Ffc = μN

Mişcare

rectilinie uniformă

F

Ff

45º

FF fs

.constNF fc

Repaus Mişcare

3

Unghiul de frecare

Unghiul de frecare (φ) este unghiul planului înclinat pe care corpul alunecă uniform (cu viteză constantă)

N

G

tG

nG

fsF

G

tG

nG

N

fcF

α

α

α

N

fcF

tG

nG

G

Cazul α < φ (repaus)

Cazul α = φ (mişcare

rectilinie uniformă)

Cazul α > φ (mişcare

rectilinie uniform variată)

.dacă

,dacă

n

tf

G

GF

.dacăcos

,dacăsin

mg

mgF f

tg

4

Referinţe[1] http://www.lefo.ro/mcu/forta_frecare.htm.

Concluzii

Atât timp cât asupra unui corp acţionează o forţă externă dar corpul rămâne în repaus, forţa de frecare statică este egală în

modul cu forţa externă. Când corpul de deplasează, forţa de frecare la alunecare (cinetică) este constantă.

Pe plan înclinat, odată cu creşterea unghiului planului, forţa de frecare statică creşte (datorită creşterii greutăţii

tangenţiale), după care forţa de frecare dinamică scade (datorită micşorării apăsării normale).

Plan vertical (Ff = 0)

Corpul cade liber

Plan orizontal (Ff = 0)

Corp în repaus

Date numerice:

• Masa, m = 2 Kg

• Acceleraţia gravitaţională, g = 9,8 m/s2

• Coeficientul / unghiul de frecare la alunecare:

μ1 = 0,2 → φ1 = 11,3º

μ2 = 0,4 → φ2 = 21,8º

μ3 = 0,6 → φ3 = 30,9º

Dependenţa forţei de frecare de unghiul planului înclinat