Friktion

Friktion är den kraft som gör att saker inte glider lika lätt överallt. Åker du nedför en rutschkana i vinterkläder glider du snabbt, men åker du nedför samma rutschkana i shorts med bara ben känns det nästan som att fastna. Skillnaden är friktion, kraften som bromsar när två ytor gnider mot varandra. Friktionen verkar alltid motsatt den riktning något glider eller försöker glida.

Friktion finns i två former. Vilofriktion verkar när något försöker börja glida men ännu står still, den ökar ju hårdare du knuffar, upp till en gräns. Glidfriktion verkar när något redan glider, och den är nästan alltid svagare än den högsta vilofriktionen. Det är därför det krävs mer kraft för att få en tung låda att börja röra sig än för att hålla den i rörelse när den en gång kommit igång och glider på golvet.

Hur stor friktionen blir beror på vilka ytor som möter varandra och hur hårt de trycks ihop. Grova, torra ytor som gummi mot asfalt ger mycket friktion. Hala, släta ytor som is eller tvål ger mycket lite. Ju hårdare två ytor pressas mot varandra, desto större blir också friktionen, det är normalkraften mellan ytorna som avgör hur mycket, inte bara vilka material det handlar om.

Friktion är både nödvändig och besvärlig. Utan friktion mellan sko och mark kunde du inte gå alls, foten skulle bara glida bakåt vid varje steg. Bromsarna på en cykel eller bil använder friktion för att stanna fordonet. Men friktion sliter samtidigt på det som gnider mot varandra och omvandlar en del av rörelseenergin till värme. Det är därför maskindelar smörjs med olja, och varför en cykelkedja som går torr till slut nöts sönder och måste bytas.

Det här lär du dig

Förklara vad friktion är och varför den uppstår mellan ytor
Skilja mellan vilofriktion och glidfriktion
Beskriva hur underlag och ytans beskaffenhet påverkar friktionen
Ge exempel på när friktion är nyttig och när den är ett problem

Begrepp att kunna

Friktion: En kontaktkraft som motverkar glidning mellan två ytor som trycks mot varandra. Verkar alltid motsatt den riktning glidningen sker eller försöker ske.
Vilofriktion: Friktionen som motverkar ett försök att få något stillastående att börja glida. Den ökar med den pålagda kraften upp till ett maxvärde.
Glidfriktion: Friktionen som verkar när något redan glider på en yta. Den är normalt lägre än den högsta vilofriktionen för samma ytor.
Normalkraft: Den kraft som en yta trycker på ett föremål med, riktad vinkelrätt mot ytan. Ju större normalkraft, desto större blir friktionen mellan ytorna.
Friktionskoefficient: Ett tal som beskriver hur mycket friktion två bestämda material ger mot varandra. Högt tal betyder mycket friktion, lågt tal betyder lite.

Vanliga svårigheter

Tror att all friktion är dålig

Friktion förknippas ofta bara med att saker slits eller bromsas i onödan. I verkligheten är friktion en förutsättning för det mesta du gör: utan friktion mellan sko och mark kunde du inte gå, och utan friktion mellan bromsbelägg och hjul kunde ingen cykel eller bil stanna. Problemet är bara onödig friktion som ger slitage och spilld energi som värme.

Blandar ihop vilofriktion och glidfriktion

Många tror att friktionen alltid är samma oavsett om något rör sig eller inte. Vilofriktion ökar med hur hårt du knuffar, ända upp till ett maxvärde innan föremålet börjar glida. Glidfriktion är ungefär konstant när föremålet redan är i rörelse och oftast lägre än den maximala vilofriktionen. Därför känns det lättare när ett föremål väl har kommit igång.

Tror att bara ytornas material avgör friktionen

Materialen spelar stor roll, men friktionen beror också på hur hårt ytorna pressas mot varandra, det vill säga normalkraften. En tungt lastad pulka är svårare att dra än en tom pulka på exakt samma snö, även om ytorna i kontakt är identiska, eftersom normalkraften mellan pulkan och snön är större.

I verkligheten

En cyklist bromsar på en regnig väg och märker att det tar längre sträcka att stanna

Vatten mellan däck och asfalt minskar friktionen jämfört med en torr väg. Med mindre friktion kan bromsarna inte skapa samma bromskraft, och cykeln behöver längre sträcka för att stanna. Därför måste man bromsa tidigare och mjukare i regn.

En gnisslig dörr slutar gnissla efter att gångjärnet smörjts med olja

Oljan lägger sig som ett tunt lager mellan de metallytor som annars gnider direkt mot varandra, och minskar därmed friktionen mellan dem. Mindre friktion betyder både mindre gnissel och mindre slitage på gångjärnet över tid.

Tips

Testa att knuffa en tung bok över ett bord med ökande kraft. Lägg märke till det tydliga ögonblicket då den plötsligt börjar glida, det är gränsen mellan vilofriktion och glidfriktion.
Gnid händerna snabbt mot varandra i några sekunder och känn hur varma de blir. Värmen kommer direkt från friktionen mellan handflatorna, precis som i en bromsskiva eller en maskindel som inte är smord.
Jämför hur det känns att gå i strumpor på ett blankt golv, barfota i sand och på ett mattbelagt golv. Beskriv för dig själv varför friktionen känns så olika mellan de tre underlagen.

Testa dig själv

1. Varför krävs det mer kraft för att få en tung soffa att börja glida över golvet än för att hålla den i rörelse när den redan glider?

Innan soffan rör sig motverkas din knuff av vilofriktion, som ökar med din kraft ända upp till ett maxvärde. Det är detta maxvärde du måste övervinna för att soffan ska börja röra sig. Så snart den glider tar glidfriktionen över, och den är lägre än den maximala vilofriktionen, så det krävs mindre kraft för att hålla soffan i rörelse.

2. Varför är det svårt att gå normalt på blank is, trots att du använder exakt samma skor som på asfalt?

Friktionen mellan sko och is är mycket lägre än mellan sko och asfalt, eftersom isen är slät och har ett halt ytskikt. Att gå kräver att foten får grepp mot underlaget för att skjuta dig framåt. Med för lite friktion kan foten inte skjuta ifrån utan glider i stället bakåt, vilket gör att du tappar balansen.

3. Ett par skridskor glider lätt fram över is men knappt alls över asfalt. Förklara skillnaden med friktion.

Isens yta har ett tunt, halt skikt, och mellan det släta stålbladet och isen blir glidfriktionen därför mycket låg. Mot asfalt är ytan mycket grövre och ojämn, vilket ger en betydligt högre friktion, så att bladet knappt glider alls.

Ur kursplanen

Fysik åk 1–3 · Kraft och rörelse
Tyngdkraft, tyngdpunkt, jämvikt, balans och friktion som kan upplevas och observeras vid lek och rörelse.
Fysik åk 4–6 · Fysiken i naturen och samhället
Krafter och rörelser som kan observeras och mätas i vardagssituationer.
Fysik åk 7–9 · Fysiken i naturen och samhället
Krafter, rörelser och rörelseförändringar samt hur kunskaper om detta kan användas, till exempel i frågor om trafiksäkerhet.
Fysik nivå 1a1 · Krafter och rörelse
Likformig och likformigt accelererad rätlinjig rörelse. Krafter och impuls som orsak till förändring av hastighet och rörelsemängd.
Fysik nivå 1b · Krafter och rörelse
Likformig och likformigt accelererad rätlinjig rörelse. Krafter och impuls som orsak till förändring av hastighet och rörelsemängd.

Källa: Skolverket, centralt innehåll.

Bygger på

Vad är en kraft?

Leder vidare till

Luftmotstånd och sluthastighet

Träna vidare – gratis

Det här ämnet har inga egna träningsuppgifter än. De här närliggande ämnena har lösta exempel och uppgifter som anpassar sig efter dig: