Gå til hovedindhold

Prøv kræfter med gnidningsmodstand

Hvorfor mon?

  • Hvorfor skvatter man, når man cykler på en isglat vej?
  • Hvorfor kan man få varmen i hænderne ved at gnide dem mod hinanden på en kold vinterdag?

Inden du starter

Det kan du bruge:

  • En blok papir der er limet i ryggen (det nemmeste at bruge er A6-blokke eller A5-blokke, men A4-blokke kan også sagtens bruges).
  • Saks
  • Et glas vand

Har du ikke præcis ovenstående ting, så prøv at læse nedenstående alligevel. Et spil kort, to kladdehæfter der ikke er klippet ud, telefonbøger og meget andet, kan sagtens bruges.

Sikkerhed:
Kan udføres af børn alene. Til de helt små børn, kan dele, der kræver brug af hobbykniv/sakse, eventuelt forberedes på forhånd. Eventuelt kan valg af papir være A6-blokke eller lignende, for at størrelsen passer på forhånd.

Pris pr. forsøg:
2-5 kr., men behøver i praksis ikke at koste noget, da papiret kan bruges igen efter forsøget.

Sådan gør du

  1. Fra en blok, der hæfter i siden, river du de første 15-20 sider af på én gang.
  2. En A6-blok har en god størrelse til dette forsøg, men hvis du f.eks. kun har en A4-blok, så er det en god ide, at klippe eller skære den over i stykker på tværs, så der bliver ca. seks strimler i alt. Når du er færdig har du seks blokstykker, der kan bladres i som en meget bred bog.
  3. Tag to blokke og bland dem ind i hinanden, næsten som du ville blande et spil kort. Det er meget vigtigt, at der kun kommer en side per blokstykke af gangen, når du blander dem. Se billedet:

  1. Start med kun at blande enderne sammen. Du kan senere skubbe dem tættere ind mod hinanden ved at stille dem vinkelret på bordet og skubbe dem sammen, mens du slår dem ned i bordet – igen ligesom et spil kort.
  2. Prøv nu at holde fast ved limsamlingerne og hive dem fra hinanden.
  3. Prøv nu at gøre det hele igen, men denne gang stiller du glasset oven på papirerne.

Variationer
Til gymnasiet: Mål den maksimale kraft, der skal til for at få papirerne til at glide fra hinanden. Sæt en elektronisk kraftmåler eller et fjedernewtonmeter til gennem hullet i kladdehæftet, og registrér den maksimale kraft der skal til, før blokkene glider fra hinanden. Den kraft, du måler, kalder man den statiske friktion. På figuren hænges blokkene fx op i hullet "a" og kraftmåleren fastgøres til hullet "b".

Du kan eventuelt variere vægten af glasset ved at hælde vand i. Mål sammenhængen mellem friktionskraften og antallet af sider, der gnider mod hinanden (antallet af sider, der gnider mod hinanden, er 2·n-2, hvor n er antallet af papirer), og sammenhængen mellem friktionskraften og vægten.

Hvad tror du?

  • Hvad tror du, der sker, når man varierer antallet af sider i blokkene? Bliver friktionen større eller mindre?
  • Hvorfor tror du, at det er lettere at skubbe blokkene sammen, når de står lodret?
  • Har massen, som man stiller ovenpå blokkene, betydning for friktionskraften? Hvorfor/hvorfor ikke?

Forklaring

Forsøget viser, at friktionskraften mellem to blokke på bare 20 stykker papir kan være overraskende stor. Friktionskraften opstår, fordi arkene gnider tæt op af hinanden og trykkes sammen af deres egen og glassets vægt. Hvis du vil, kan du prøve kræfter med at blande to bøger sammen på et par hundrede sider og se om du kan trække dem fra hinanden. Det er meget sværere end det ser ud til, så der kunne du måske snildt vinde et væddemål eller to. Se fx dette klip fra Mythbusters med to telefonbøger:

Friktion oplever du alle vegne og hele tiden, også uden du nødvendigvis tænker over det. Du ville fx ikke kunne skrive med din blyant på et stykke papir uden friktionen mellem grafit og papir og friktionen mellem dine hænder og blyanten. Du ville heller ikke kunne tænde en tændstik, og cyklen ville blive stående på jorden med hjulene glidende rundt og rundt.

En verden uden friktion ville være som en verden smurt ind i olie. Det ville være umuligt at bevæge sig i nogen retning, medmindre man havde noget at kaste med. Da ville man kunne benytte sig af Newtons 3. lov om aktion = reaktion, som du kan lære mere om i forsøget "Vandraket" her på Test-o-teket. Du kan lære mere om friktion i forsøget "Hovercraft". 

Supplerende uddybning for gymnasiet
Friktion opstår når mikroskopiske ujævnheder, skaber kontakt på de to sider der støder op mod hinanden. Jo mere vægt der ligger bag, des større tryk, og derfor presses ujævnhederne mere sammen. Det giver større modstand. Modstanden opstår, fordi molekylerne omkring kontaktområderne skaber bindinger mellem hinanden.

Friktionskraften (F) er lig med normalkraften på papirerne gange en friktionskonstant (µ). F=-N·µ. N er lig med tyngdekraftens påvirkning af papirerne. Ser man på massen af papirerne alene og friktionskraften mellem disse, når blokken ligger ned, så er friktionen størst ved de nederste papirer, da de ud over deres egen vægt også trykkes ned af papirerne oven over. Denne masse er ikke synderligt stor. Det er grunden til, at massen af glasset giver så stort et bidrag til friktionen, da massen af papirerne er så lille, at den bliver ligegyldig.