Mikä on staattisen kitkan kerroin?

Staattisen kitkan kerroin on luku, joka määritetään kahden kohteen staattisten voimien perusteella, joihin tyypillisesti vaikuttavat sähkömagneettiset voimat, jotka määrittävät materiaalit, joista esineet on valmistettu. Se on arvo, jota käytetään staattisissa järjestelmissä, joissa kaksi tai useampia esineitä on levossa yhdessä, ja se ilmaisee voiman, joka vaaditaan, jotta jokin kohteista alkaa liikkua. Staattisen kitkan kerroin symboloidaan tyypillisesti kreikkalaisella kirjaimella “mu” ja se vaihtelee materiaalien mukaan, joista esineet voidaan valmistaa.

Kutsutaan myös staattiseksi kitkakertoimeksi tai staattiseksi kitkakertoimeksi, mutta staattinen kitkakerroin on numeerinen arvo, joka voidaan määrittää eri materiaaleista koostuville esineille. Yleensä se on suhde, joka määritetään määrittämällä voima, joka tarvitaan liikkeen tai liukumisen aikaansaamiseen kahden esineen välillä, ja kahden kohteen välinen normaalivoima. Liikkumisen aloittamiseen tarvittava voima, kun se jaetaan normaalivoimalla, tuottaa numeerisen arvon, joka on näiden esineiden tai materiaalien, joista ne on tehty, staattisen kitkan kerroin. Lepotilassa, kuten puulevyllä oleva puupalikka, normaalivoima on yhtä suuri kuin painovoima ja estää lohkon pääsemästä laudalle.

Mitä pienempi staattisen kitkan kerroin on esineparille ja materiaaleille, joista ne on tehty, sitä liukkaammat pinnat ovat yhdessä ja sitä helpompi liikkeen aloittaminen pintojen välillä. Esimerkiksi puulevyn päällä olevan puupalkin staattinen kitkakerroin on jossain välillä 0.25 – 0.5, mikä on melko alhainen. Teflonin, joka on yksi liukkaimmista saatavilla olevista materiaaleista, staattinen kitkakerroin useimpien muiden materiaalien kanssa on noin 0.04.

Kuivan betonin kumin staattinen kitkakerroin on noin 1.0, minkä ansiosta auton renkaat voivat tarttua tielle ja pysäyttää auton. Kun aiemmin mainitun puulevyn toinen pää on hieman koholla luoden kaltevuuden, puupalikka pysyy aluksi levossa ja järjestelmä pysyy paikallaan. Tämä johtuu siitä, että voima, joka vetää puupalkin alas rinteestä, ei vielä riitä voittamaan kahden puupinnan välistä staattista kitkaa.

Tietyssä kulmassa painovoima on kuitenkin riittävän suuri voittaakseen kahden kohteen välisen kitkavoiman, ja puupalikka alkaa liukua lautaa alaspäin. Puulevyn siirtämiseen levyssä tarvittavan painovoiman on oltava suurempi kuin staattisen kitkan kerroin kerrottuna lohkon massalla kerrottuna normaalivoimalla. Kun esine ei ole kulmassa, normaali voima on yhtä suuri kuin kohteen painovoima tai paino, mutta kulman kasvaessa normaalivoima pienenee ja oikeassa kulmassa, ei ole enää tarpeeksi suuri pitämään järjestelmän staattisena . Siinä vaiheessa liike alkaa ja kitkavoimasta tulee kineettinen kitka eikä staattinen kitka.