Калькулятор трения

Узнайте, скользит ли объект. Введите массу (или силу нормальной реакции напрямую), выберите пару материалов — и инструмент покажет, достаточно ли приложенной силы, чтобы преодолеть статическое трение, а если да — насколько быстро объект ускорится после начала движения.

Используется классическое кулоновское трение:

F_статич.,макс = μs · N — предел, который статическое трение может выдержать до начала скольжения F_кинетич. = μk · N — сила сопротивления после начала скольжения

где N — сила нормальной реакции, прижимающая поверхности друг к другу. Всё работает в вашем браузере — без загрузок и регистрации.

Как использовать

1. Источник силы нормальной реакции — оставьте Из веса объекта для обычного случая: объект лежит на плоской поверхности, где N = m·g. Переключитесь на Ввести силу нормальной реакции напрямую для наклонной плоскости или любой ситуации, где дополнительная нагрузка меняет силу прижатия поверхностей.
2. Масса — всегда используется для ускорения после начала скольжения (F = ma), даже если сила нормальной реакции введена напрямую.
3. Пара материалов — одиннадцать распространённых сочетаний (резина по сухому/влажному бетону, сталь по стали сухая или смазанная, алюминий по стали, дерево по дереву, лёд по льду, тефлон по тефлону…) с опубликованными коэффициентами статического/кинетического трения. Выберите Другой, чтобы ввести свои μs и μk.
4. Приложенная сила — толчок или тяга, пытающиеся сдвинуть объект.

Результат сразу показывает, останется ли объект на месте (статическое трение точно гасит толчок) или заскользит (кинетическое трение вступает в силу, а остаток равнодействующей ускоряет его). Таблица разбора показывает все промежуточные силы, итоговое ускорение и угол естественного откоса — угол наклона, при котором только сила тяжести заставит эту пару материалов скользить, из tan(θ) = μs.

Почему ответ меняется на одном пороге

Статическое трение — не постоянная сила. Оно растёт, подстраиваясь под толчок, вплоть до максимума μs·N. Ниже этого предела объект не движется, потому что трение точно компенсирует приложенную силу. Как только приложенная сила превышает предел, объект срывается, и трение падает до (обычно меньшего) кинетического значения μk·N. Поэтому тяжёлый объект труднее всего сдвинуть с места, а после начала скольжения становится легче.

Почему сила нормальной реакции отличается от веса объекта?

Они равны только когда объект лежит на плоской поверхности и ничто больше на него не давит. На наклонной плоскости сила нормальной реакции — это перпендикулярная поверхности составляющая веса (mg·cos θ), которая меньше полного веса. Если на объект давит ещё что-то, сила нормальной реакции больше. Используйте Ввести силу нормальной реакции напрямую всякий раз, когда допущение о плоской поверхности не выполняется.

Что на самом деле означают μs и μk?

Это коэффициенты статического и кинетического трения для конкретной пары материалов и состояния поверхностей — безразмерные отношения силы трения к силе нормальной реакции. Они измеряются, а не выводятся из первых принципов, и опубликованные здесь значения — это типичные отправные точки для сухих поверхностей, а не замена измерениям ваших реальных материалов, если ответ важен (влага, обработка поверхности, температура и загрязнения — всё сдвигает эти значения).

Зачем нужен угол естественного откоса?

Это угол наклона, при котором объект начнёт скользить под действием только силы тяжести, без толчка: tan(θ) = μs. Это быстрая проверка вашего значения μs — угол естественного откоса для стали по стали около 36° соответствует повседневному опыту; если «другой» μs даёт угол, близкий к 90°, коэффициент, вероятно, завышен.

Связанные инструменты

Нужна результирующая сила, масса или момент в других единицах? Конвертер силы, Конвертер веса и Конвертер момента охватывают Н, lbf, кгс, кг, фунты и распространённые единицы момента.