Kan man udregne friktion? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Kan man udregne friktion?

13. juni 2012

Kan man udregne friktion?

Hej Spørg om Fysik

1. Er der en måde at udregne friktion? fx. 1 kg glat firkantet blok oven på et stykke papir.

2. Temperatur er bevægelse (så vidt jeg ved), og hvis der er et absolut nulpunkt, er der så også en maximal hastighed/temperatur?

  - Hvis et objekt bevæger sig hurtigere end lysets hastighed, er det så usynligt hvis det kommer direkte imod vores øje?

3. Er det muligt at rejse i tid/"teleportere" hvis man tænker på strengfysik?

Håber de var korte og præcise nok til jeg kan få et svar på bare nogle af dem.

På forhånd tak !

Venlig hilsen
F J J

Friktion: Gnidningen imellem to faste stoffer beskrives, ved det der hedder friktionskoefficienten. Den er ikke noget man kan udregne, den er noget man måler.

For visse sæt af stoffer findes den i tabeller. Friktionskoefficienten er forholdet imellem gnidningskraften langs overfladen og trykkraften imellem overfladerne. Friktion imellem faste stoffer afhænger ud over af stofferne og disses overfladebeskaffenhed af kraften, hvormed det ene stof trykkes imod det andet. Trykker man dobbelt så hårdt på et legeme imod et givet underlag, bliver friktionen dobbelt så stor. Friktionskraften går imod bevægelsen.

Gnidningsvarme ildbor

Der er stor forskel på et givet stofs friktion imod en række andre stoffer f.eks. træ imod is, sne og imod beton (prøv et par ski imod en betonoverflade, henholdsvis sne og is). Et af de glatteste faste stoffer vi har er teflon, som stort set glider godt imod de fleste plane flader. Noget af det dårligste er fx beton og meget ru flader, som sandpapir. Man kan gøre friktionen imellem to stoffer mindre med smøring f.eks. olie eller i andre tilfælde skivoks (imod sne).

Eksempler på gnidningskoeffecienter (ca. tal under bevægelse) altså forholdet imellem gnidningskraften og trykkraften imod underlaget:

Gnidning vejbelægning gummi

Glas – glas  0,4

Is – is (0˚C) 0,02

Stål – Teflon 0,04 til 0,22 

Teflon – sne 0,03

Gummi – beton 1

Stål – bremsebelægning 0,5 til 0,6

Temperatur: Den absolutte temperatur, dvs. temperaturen målt fra det absolutte nulpunkt, hænger ganske rigtigt sammen med bevægelse.

Den simpleste sammenhæng findes for bevægelsesenergien af gasmolekyler, der består af kun ét atom, fx helium. Gennemsnitsværdien af disses bevægelsesenergi ( ½mv2 ) er proportional med den absolutte temperatur T. Ved det absolutte nulpunkt skulle molekylerne/atomerne altså have hastigheden 0 m/s.

Solen, glødende gas ved 6 - 10 000 grader

Det er næsten rigtigt, men kvantemekanikken kan bevirke, at der stadig er små svingninger af atomer eller molekyler selv for T = 0 K (- 273,2 ˚C). Når temperaturen vokser, forøges middelhastigheden af molekylbevægelserne. Det er ikke konstateret, at der skulle være nogen højeste temperatur af grundlæggende fysiske grunde. Hvis på den anden side energien af et system bliver i størrelsesorden som energien i universet, må det praktiske maksimum for længst være nået. CERN acceleratorens partikler har energier svarende til temperaturer i størrelsesorden 1013 – 1014 K.

Lige efter Big Bang var der antageligt temperaturer svarende til 1032 K, så det er nok det maksimalt kendte.  -  Hvis der blev observeret et objekt, der bevægede sig med en hastighed større end lysets, ville det være i modstrid med relativitetsteorien. Det er hidtil ikke set, men ville være en kæmpesensation.

Relativitetsteorien siger, at et objekt ikke kan bevæge sig med overlyshastighed, så spørgsmålet kan ikke besvares.

Jeg ved ikke præcist hvad der tænkes på med det tredje spørgsmål. Det er mig bekendt ikke i dag lykkedes at flytte legemer til en anden tid. Jeg er ikke bekendt med, at det skulle være teoretisk umuligt, men der er ikke lige nu nogen praktisk løsning på tidsrejser, og hvis det er muligt, er det næppe klart om sådanne rejser kan gå begge veje både frem og tilbage. Det er altså ikke noget spørgsmål, der kan svares klart på nu.

Med venlig hilsen
Finn Berg Rasmussen
Malte Olsen