Friktion är ett fenomen som vi möter i vardagen hela tiden. Det är omöjligt att avgöra om friktion är skadligt eller fördelaktigt. Att ens ta ett steg på hal is verkar vara en svår uppgift, att gå på en grov asf altyta är ett nöje. Bildelar utan smörjning slits mycket snabbare.
Lärandet av friktion, kunskap om dess grundläggande egenskaper gör att en person kan använda den.
Friktionskraften i fysik
Kraften som uppstår från en kropps rörelse eller försök till rörelse på ytan av en annan, riktad mot rörelseriktningen, applicerad på rörliga kroppar, kallas friktionskraften. Friktionskraftsmodulen, vars formel beror på många parametrar, varierar beroende på typen av motstånd.
Följande typer av friktion särskiljs:
• vila;
• slip;
• rullande.
Varje försök att flytta ett tungt föremål (skåp, sten) från dess plats leder till en persons styrka. Samtidigt är det inte alltid möjligt att sätta föremålet i rörelse. Friktionen av vila stör detta.
Viloläge
Beräkningsformel för statisk friktionskrafttillåter oss inte att fastställa det tillräckligt exakt. I kraft av Newtons tredje lag beror storleken på den statiska motståndskraften på den applicerade kraften.
När kraften ökar, ökar även friktionskraften.
0 < Fviloproblem < Fmax
Vilofriktion förhindrar att spikar som slagits in i trä faller ut; knappar sydda med tråd hålls stadigt på plats. Intressant nog är det vilans motstånd som gör att en person kan gå. Dessutom är den riktad i riktning mot mänsklig rörelse, vilket motsäger det allmänna tillståndet.
Glidningsfenomen
När den yttre kraften som rör kroppen ökar till värdet av den största statiska friktionskraften, börjar den röra sig. Kraften av glidfriktion betraktas i processen att glida en kropp över ytan på en annan. Dess värde beror på egenskaperna hos de samverkande ytorna och kraften från den vertikala verkan på ytan.
Beräkningsformel för glidfriktionskraften: F=ΜP, där Μ är proportionalitetskoefficienten (glidfriktion), P är kraften från vertik alt (norm alt) tryck.
En av drivkrafterna är den glidande friktionskraften, vars formel är skriven med hjälp av stödets reaktionskraft. På grund av uppfyllelsen av Newtons tredje lag är krafterna för norm alt tryck och stödets reaktion samma i storlek och motsatt riktning: Р=N.
Innan du hittar friktionskraften, vars formel har en annan form (F=M N), bestäm reaktionskraften.
Glidmotståndskoefficienten introduceras experimentellt för två gnidytor, beror på kvaliteten på deras bearbetning och material.
Bord. Värdet på motståndskoefficienten för olika ytor
| pp | Interagerande ytor | Värde på glidfriktionskoefficient |
| 1 | Stål+is | 0, 027 |
| 2 | Ek+ek | 0, 54 |
| 3 | Läder+gjutjärn | 0, 28 |
| 4 | Brons+järn | 0, 19 |
| 5 | Brons+gjutjärn | 0, 16 |
| 6 | Stål+stål | 0, 15 |
Den största statiska friktionskraften, vars formel skrevs ovan, kan bestämmas på samma sätt som glidfriktionens kraft.
Detta blir viktigt när man löser problem för att bestämma styrkan på körmotståndet. Till exempel, en bok, som flyttas av en hand som pressas uppifrån, glider under verkan av vilomotståndskraften som uppstår mellan handen och boken. Mängden motstånd beror på värdet av den vertikala tryckkraften på boken.
Rullande fenomen
Våra förfäders övergång från dragbilar till vagnar anses revolutionerande. Uppfinningen av hjulet är mänsklighetens största uppfinning. Rullfriktionen som uppstår när ett hjul rör sig över en yta är betydligt sämre än glidmotståndet.
Uppkomsten av rullande friktionskrafter är förknippad med krafterna från norm alt hjultryck på ytan, har en karaktär som skiljer det från glidning. På grund av lätt deformation av hjulet uppstår olika tryckkrafter i mitten av det formade området och längs dess kanter. Denna skillnad i krafter avgör förekomsten av rullmotstånd.
Beräkningsformeln för den rullande friktionskraften tas vanligtvis på samma sätt som glidprocessen. Skillnaden syns endast i värdena för luftmotståndskoefficienten.
motståndets natur
När gnidningsytornas grovhet ändras ändras också värdet på friktionskraften. Vid hög förstoring ser två ytor i kontakt ut som gupp med skarpa toppar. När de överlagras är det de utskjutande delarna av kroppen som är i kontakt med varandra. Den totala kontaktytan är obetydlig. När man flyttar eller försöker flytta kroppar skapar "topparna" motstånd. Storleken på friktionskraften beror inte på kontaktytornas yta.
Det verkar som att två perfekt släta ytor inte borde uppleva något motstånd. I praktiken är friktionskraften i detta fall maximal. Denna diskrepans förklaras av karaktären av krafternas ursprung. Dessa är elektromagnetiska krafter som verkar mellan atomerna i samverkande kroppar.
Mekaniska processer som inte åtföljs av friktion i naturen är omöjliga, eftersom förmågan att "stänga av"det finns ingen elektrisk interaktion mellan laddade kroppar. Motståndsstyrkornas oberoende från kropparnas ömsesidiga position gör att vi kan kalla dem icke-potential.
Det är intressant att friktionskraften, vars formel ändras beroende på hastigheten hos de samverkande kropparna, är proportionell mot kvadraten på motsvarande hastighet. Denna kraft inkluderar kraften av viskös motstånd i en vätska.
Rörelse i vätska och gas
Rörelsen av en fast kropp i en vätska eller gas, vätska nära en fast yta åtföljs av viskös motstånd. Dess förekomst är förknippad med växelverkan mellan vätskeskikt som medbringas av en fast kropp i rörelseprocessen. Olika skikthastigheter är en källa till viskös friktion. Det speciella med detta fenomen är frånvaron av flytande statisk friktion. Oavsett omfattningen av den yttre påverkan, börjar kroppen röra sig medan den är i vätskan.
Beroende på rörelsehastigheten bestäms motståndskraften av rörelsehastigheten, formen på den rörliga kroppen och vätskans viskositet. Rörelser i vatten och olja i samma kropp åtföljs av motstånd av olika storhet.
För låga hastigheter: F=kv, där k är proportionalitetsfaktorn beroende på kroppens linjära dimensioner och mediets egenskaper, v är kroppens hastighet.
Vätskens temperatur påverkar också friktionen i den. Vid frostigt väder värms bilen upp så att oljan värms upp (dess viskositet minskar) och hjälper till att minska förstörelsen av motordelarna i kontakt.
Flytta snabbare
Betydande ökning av kroppens hastighet kan orsaka uppkomsten av turbulenta flöden, samtidigt som motståndet ökar dramatiskt. Värdena är: kvadraten på rörelsehastigheten, mediets densitet och kroppens yta. Friktionskraftformeln antar en annan form:
F=kv2, där k är proportionalitetsfaktorn beroende på kroppens form och mediets egenskaper, v är kroppens hastighet.
Om kroppen är strömlinjeformad kan turbulensen minskas. Kroppsformen hos delfiner och valar är ett perfekt exempel på de naturlagar som påverkar djurens hastighet.
Energy Approach
Att utföra arbetet med att flytta kroppen hindras av omgivningens motstånd. När man använder lagen om energibevarande, säger de att förändringen i mekanisk energi är lika med friktionskrafternas arbete.
Kraftarbetet beräknas med formeln: A=Fscosα, där F är kraften under vilken kroppen rör sig ett avstånd s, α är vinkeln mellan kraftriktningarna och förskjutningen.
Uppenbarligen är motståndskraften motsatt till kroppens rörelse, varav cosα=-1. Friktionskraftens arbete, vars formel är Atr=- Fs, värdet är negativt. I detta fall omvandlas mekanisk energi till intern energi (deformation, uppvärmning).
