Alla rörelser i naturen och tekniken, som involverar närvaron av fysisk kontakt mellan fasta kroppar, åtföljs av friktion. I den här artikeln kommer vi att ge exempel på friktionskraften och visa i vilka fall den spelar en användbar roll och i vilka den är oönskad.
Vilka typer av friktion mellan fasta ämnen är
I den här artikeln kommer vi endast att överväga exempel på friktionskrafter som verkar mellan fasta föremål som har fysisk kontakt med varandra.
En av de viktiga typerna av friktion är statisk friktion. Utifrån själva namnet kan man anta att det visar sig när en kropp vilar på en annans yta. Alla vet att för att flytta något tungt föremål från sin plats är det nödvändigt att applicera någon yttre kraft riktad längs kontaktytan på detta föremål och ytan på vilken det står. Denna kraft motverkas av den statiska friktionskraften. Det verkar mellan kontaktytorna på kroppar. Friktion av vila uppstår på grund av närvaron av grovhet på de berörande ytorna, oavsett hurde var inte jämna.
Den andra typen av friktion vi ska titta på är glidfriktion. Det uppstår också på grund av den nämnda grovheten, när kropparna börjar röra sig i förhållande till varandra genom att glida. Riktningen och appliceringspunkten för den glidande friktionskraften är exakt samma som för statisk friktion. Den enda skillnaden mellan dessa krafter är att glidkraften alltid är mindre än vilokraften.
Den tredje typen av friktion, som spelar ingen mindre roll i tekniken än de två första, är rullande friktion. Som namnet säger, det visas när en kropp rullar på ytan av en annan. Anledningen till rullfriktion ligger i hysteresen av deformation, vilket leder till "spridning" av den rullande kroppens kinetiska energi. I ett antal praktiska fall är denna friktionskraft 10-100 eller fler gånger mindre än de tidigare typerna av friktion som beaktats.
Alla typer av friktionskrafter är direkt proportionella mot den stödreaktionskraft med vilken den senare verkar på kroppen i fråga.
Skada och nytta av statisk friktionskraft: exempel
Av alla namngivna typer av friktion är kanske statisk friktion den mest "ofarliga". Faktum är att det i praktiken nästan alltid spelar en användbar roll. Dess enda negativa punkt är att den är större än glidfriktion. Det sistnämnda faktumet innebär att för varje start av rörelse är det nödvändigt att anstränga sig mycket. Till exempel, för att börja åka skidor på snö, måste du först bokstavligen "riva" dem från snöytan.
Det finns många exempelanvändning av statisk friktionskraft. Låt oss lista dem:
- Spik och skruvar som stadigt håller ihop två massiva kroppar av trä, plast och metall utför sin funktion genom verkan av kraften i fråga.
- Att gå en person, köra bil på vägarna beror på att den statiska friktionen är större än den glidande friktionen. Annars skulle det vara svårt för oss att flytta, människor och fordon skulle glida på ett ställe.
- Alla kroppar som vilar på lutande ytor beror på inverkan av statisk friktion. Om det sistnämnda inte fanns, skulle det vara omöjligt att sätta en handbroms på en bil i en sluttning eller något husgeråd på ett bord som har en liten lutning mot horisonten.
Glidfriktion och dess fördelar
Till skillnad från statisk friktion, som främst spelar en positiv roll i människors liv, är glidfriktion vanligtvis en skadlig kraft. Två exempel på användbar glidfriktionskraft kan dock ges:
- Eftersom glidfriktion leder till uppvärmning av föremåls yta (det naturliga och enklaste sättet att omvandla mekanisk energi till värme), kan denna effekt användas för att öka temperaturen på kroppar. Så i gamla tider gjorde våra förfäder eld med glidfriktion.
- När föraren vill stanna fordonet trycker han på bromspedalen. I det här fallet glider bromsskivorna inuti fälgen och saktar ner dess rotation.
Skadlig glidfriktion
Exempel på verkan av glidfriktion är rörelsen av ett skåp på golvet när vi vill ordna om det i ett rum, glidningen av en skidåkare och en skridskoåkare, glidningen av en bils hjul när de är blockerade eller vid körning på h alt väg, glidning mellan skavdelarna av mekanismerna på olika maskiner.
I alla dessa fall spelar glidfriktion en skadlig roll. Dessa exempel på skadan av glidfriktion beror på att den förhindrar mekanisk rörelse och "äter" en viss mängd kinetisk energi (skidor, skridskor, rörliga delar av maskiner). Dessutom leder omvandlingen av mekanisk energi till termisk energi till uppvärmning av gnidningsdelar. En ökning av deras temperatur leder till en förändring i den mikroskopiska strukturen, vilket bryter mot materialens egenskaper. Slutligen leder de listade exemplen på glidfriktionskraften till slitage på gnidningsytorna, uppkomsten av oönskade spår på dem och förtunning.
Rullande friktion och dess skada och fördel
Om vi i grunden betraktar frågan om nyttan av den rullande friktionskraften, visar det sig att den inte existerar alls. Rullfriktion förhindrar faktiskt alltid mekanisk rotation, det leder till slitage på arbetsdelarna och till oönskad uppvärmning. Ändå används rullningsfenomenet i stor utsträckning inom teknik (lager, fordonshjul). Detta förklaras av det faktum att den rullande friktionskraften är mycket mindre än den liknande glidkraften, vilket minskar dess skala i storleksordningar.skadlig påverkan.
Öka och minska friktionskrafterna
Som vi såg ovan i exemplen är de statiska och glidande friktionskrafterna ibland användbara och ibland skadliga. I detta avseende har mänskligheten länge använt metoder för att ändra friktionsskalan, både i riktning mot att öka motsvarande kraft och i riktning mot dess minskning.
Fantastiska exempel på hur man kan öka friktionskraften är stänk av sand och s alt på isen på vägarna. Som ett resultat av dessa åtgärder uppstår en ökning av isytans grovhet och som ett resultat en ökning av krafterna från statisk och glidande friktion.
Ett annat sätt att öka krafterna i fråga är att använda speciella ytor. Ett slående exempel är ytan på en bils vinterdäck, som kännetecknas av en djup slitbana och närvaron av metallspikar.
Under skidåkning, såväl som under rotation av lager av olika mekanismer, spelar friktion en negativ roll. För att minska den används speciella smörjmedel, vanligtvis baserade på fetter (vax, litol).
