마찰

마찰(摩擦, friction)은 두 물체가 서로 접촉하여 상대 운동을 하거나 하려고 할 때, 그 운동을 방해하는 힘이다. 접촉면의 거칠기, 물체 사이의 압력, 그리고 접촉면의 재질에 따라 크기가 달라진다. 마찰력은 운동 방향과 반대 방향으로 작용하며, 운동 에너지를 열에너지로 변환시키는 역할을 한다.

종류

마찰은 크게 정지 마찰과 운동 마찰로 나뉜다.

• 정지 마찰: 두 물체가 서로 접촉하여 상대적으로 정지하고 있을 때, 한 물체를 움직이게 하려고 힘을 가했을 때 작용하는 마찰력이다. 이 힘은 가해지는 힘보다 작거나 같으며, 최대 정지 마찰력에 도달하면 물체가 움직이기 시작한다.

• 운동 마찰: 두 물체가 서로 접촉하여 상대적으로 운동하고 있을 때 작용하는 마찰력이다. 일반적으로 정지 마찰력보다 작다. 운동 마찰은 미끄럼 마찰과 구름 마찰로 다시 나눌 수 있다. 미끄럼 마찰은 두 물체의 표면이 서로 미끄러지며 접촉하는 경우이고, 구름 마찰은 바퀴나 구름 베어링처럼 한 물체가 다른 물체 위를 구르는 경우이다.

요인

마찰력의 크기는 여러 요인에 의해 영향을 받는다.

• 접촉면의 거칠기: 접촉면이 거칠수록 마찰력이 커진다. 표면의 미세한 돌기들이 서로 걸리면서 운동을 방해하기 때문이다.

• 수직항력: 두 물체 사이의 수직항력 (즉, 서로 누르는 힘)이 클수록 마찰력이 커진다. 접촉면의 압력이 증가하면서 접촉면의 접촉 면적이 넓어지고, 따라서 마찰력이 증가한다.

• 재질: 접촉하는 물체의 재질에 따라 마찰력이 달라진다. 예를 들어, 고무와 나무 사이의 마찰력은 금속과 금속 사이의 마찰력과 다르다. 마찰 계수는 재질에 따라 달라지는 값으로 마찰력의 크기를 결정하는 중요한 요소이다.

응용

마찰은 일상생활에서 매우 중요한 역할을 한다. 걸을 수 있는 것, 자동차가 움직이는 것, 브레이크가 작동하는 것 등 모두 마찰력 덕분이다. 하지만 때로는 마찰력을 줄여야 할 필요도 있다. 기계 부품의 마모를 줄이거나, 에너지 효율을 높이기 위해 윤활유를 사용하는 것이 그 예이다.

관련 용어

• 마찰 계수
• 정지 마찰 계수
• 운동 마찰 계수
• 윤활