Statičko trenje je sila koja se opire kretanju dvaju predmeta jedan protiv drugoga kada objekti u početku miruju. Jednostavan primjer je drveni blok koji stoji na rampi – potrebno je primijeniti silu kako bi blok skliznuo niz rampu. Drugi izraz, kinetičko trenje, odnosi se na silu koja se suprotstavlja objektima koji se već kreću jedan protiv drugog. Jačina tih sila može se izračunati i poznata je kao koeficijent trenja. U stvarnim situacijama, koeficijent statičkog trenja gotovo je uvijek veći od kinetičkog, ali u pažljivo kontroliranim eksperimentima, gdje su površine objekata temeljito očišćene, ta dva su općenito ista.
Obično, kako se povećava sila primijenjena na predmet na površini, statička sila trenja će se u početku povećati kako bi joj odgovarala, tako da se objekt ne pomiče. Međutim, nakon određene točke, objekt će se početi kretati, a u ovom trenutku sila trenja će pasti, tako da je potrebna manja sila da bi se objekt kretao. Na primjer, sila trenja može odgovarati primijenjenoj sili do 50 njutna – sila se mjeri u njutonima (N) – ali nakon toga može pasti na 40 N. Stoga je potrebna sila od nešto više od 50 N da bi se objekt dobio kreće, ali nakon toga će biti dovoljno nešto više od 40 N.
Izračunavanje koeficijenta
Koeficijenti statičkog trenja mogu se izračunati za bilo koji čvrsti materijal ili par materijala. Vrijednost koeficijenta se stoga može odnositi na drvo na drvu, čelik na čelik ili čelik na drvo. Jedan način izračunavanja vrijednosti za par materijala je postavljanje bloka jednog materijala na rampu napravljenu od drugog – za jedan materijal, blok i rampa bi bili izrađeni od iste tvari. Nagib na rampi se postupno povećava, sve dok blok ne klizi prema dolje. Kut pod kojim se to događa može se koristiti za izračunavanje koeficijenta statičkog trenja.
Koeficijent, kada se koristi u formulama i jednadžbama, dobiva simbol μ – grčko slovo mu. Za razlikovanje to dvoje obično se koristi indeks: μs označava statičko trenje, dok μk znači kinetičko trenje. Na primjer, μs za čelik na čelik je 0.74, dok je μk za ovaj materijal 0.57. Ove vrijednosti su za tipične situacije iz stvarnog života i mogu se malo razlikovati, ovisno o okolnostima. Budući da na vrijednost μs mogu utjecati površinske nepravilnosti, prljavština i tragovi drugih tvari, vrijednost μk se smatra točnijom i ona se obično daje kada je potreban jednostavan koeficijent trenja.
Čimbenici koji utječu na trenje
Brojni čimbenici doprinose statičkom trenju, ali obično je najvažniji hrapavost površina. Čak i kada su zaglađeni, različiti materijali će se razlikovati u pogledu finih detalja njihovih površina. U praksi, nijedna površina nije potpuno glatka, ali neke će imati veće nepravilnosti od drugih. Razlika je u nekim slučajevima očita: na primjer, svilena plahta ima vrlo glatku teksturu koja stvara manje trenje, dok je suha asfaltna cesta gruba, stvarajući veći otpor kretanju. Ostali čimbenici uključuju elektrostatičko privlačenje i vrste slabih kemijskih veza koje se mogu stvoriti između površina.
Primjeri
Mnogi ljudi su upoznati sa statičkim trenjem, budući da se s njim susreću gotovo svakodnevno; na primjer, na djelu je kad netko prevuče knjigu preko stola. U početku je potrebno primijeniti malu količinu sile kako bi se knjiga pomaknula, ali kada se pomakne, dolazi do pojave kinetičkog trenja i bit će potrebno manje napora da se pomakne. Količina potrebne sile može varirati ovisno o okolnostima. Na primjer, ako knjiga ima korice za knjižnicu i navlažila se, mokra će knjiga zahtijevati više sile za pomicanje, dok bi potpuno nova knjiga u mekom uvezu mogla vrlo lako kliziti po suhom drvenom stolu s lakiranom površinom.
Tablice statičkih i kinetičkih koeficijenata trenja dostupne su za mnoge uobičajene materijale i njihove kombinacije. Veća vrijednost ukazuje na veće trenje, tako da je potrebno primijeniti više sile da bi se izazvalo kretanje. Primjerice, μs za aluminij na aluminiju je 1.05 – 1.35, što je vrlo visoko, dok je vrijednost za politetrafluoroetilen (PTFE) na PTFE 0.04, što je izrazito nisko i čini ga vrlo skliskim. Teško je gurnuti zaustavljeni automobil u pokret zbog namjernog trenja između guma i tla; to omogućuje vozaču veću kontrolu i smanjuje vjerojatnost proklizavanja automobila.
Izračunavanje puta kočenja
Jedan primjer primjene statičkog trenja je u izračunavanju razmaka za automobil pri danoj brzini iu određenim uvjetima. U normalnim okolnostima, kada se gume okreću na cesti, primjenjuje se statičko, a ne kinetičko trenje. μs za suhu gumu na suhoj cesti je oko 1.00, dok je vrijednost za mokru gumu na mokroj cesti samo 0.2 — to znači da će razmak biti pet puta veći u mokrim uvjetima. U suhim uvjetima, automobil koji putuje brzinom od 31 milju na sat (50 km/h) ima put kočenja od 33 stope (10 metara), dok bi u mokrim uvjetima put kočenja bio 164 stope (50 metara). Kada gume klize, umjesto da se kotrljaju, po površini – kao što bi to mogao biti slučaj u ledenim uvjetima – važno je kinetičko trenje.