Hankausvoiman

Hankausvoiman käsite viittaa fysiikan ja tekniikan alalla käytettyyn voimaan, joka syntyy esineen pinnalla, kun sitä hankaa toista pintaa vastaan. Hankausvoima on yksi neljästä perusvoimasta, joita tutkitaan klassisessa mekaniikassa yhdessä painovoiman, normaalivoiman ja kitkavoiman kanssa. Se ilmenee, kun kahden pinnan välillä on kosketuspinta-ala ja niitä liikutetaan suhteessa toisiinsa.

Hankausvoima vaikuttaa kahdella päämuodolla: staattisena ja dynaamisena. Staattinen hankausvoima estää kahden pinnan liukumista toisiaan vastaan, kunnes ulkoinen voima ylittää sen. Dynaaminen hankausvoima puolestaan vaikuttaa, kun pinnat liikkuvat suhteessa toisiinsa, ja sen suuruus on yleensä hieman pienempi kuin staattisen hankausvoiman maksimiarvo. Hankausvoiman suuruus riippuu pinnan materiaaleista, niiden raakausasteesta ja normaalivoimasta, joka painaa pinnat toisiinsa.

Hankausvoiman merkitys on laaja-alainen. Se vaikuttaa esimerkiksi kuljetusvälineiden jarrutukseen, kun renkaat koskettavat maata, ja se on tärkeä tekijä myös rakennusmateriaalien ja koneiden osien kulumisessa. Hankausvoiman hallinta onkin olennainen osa monien teknisten ratkaisujen suunnittelua, kuten jousitusjärjestelmien ja liukuhihnojen kehittämistä.

Hankausvoiman tutkimus on myös keskeistä energiatehokkuuden parantamisessa, sillä se aiheuttaa liikeenergian menetyksiä esimerkiksi kuljetuksessa ja koneistossa. Hankausvoiman vähentäminen tai hallitseminen voi siten parantaa järjestelmien tehokkuutta ja pidentää niiden käyttöikää. Hankausvoiman tutkimuksessa käytetään usein Newtonin hankauslain mukaisia malleja, jotka kuvaavat voiman suhdetta normaalivoimaan.