Pronašli smo silu trenja. Formula za silu trenja
Trenje je fenomen s kojim se susrećemosvakodnevni život stalno. Odredite je li trenje štetno ili korisno, nemoguće. Čak i korak na skliznome ledu je težak posao, a na gruboj površini asfalta šetnja pruža užitak. Dijelovi vozila bez maziva troše mnogo brže.
Sila trenja u fizici
Sila koja se javlja pri kretanju ili pokušajugibanje jednog tijela uzduž površine drugog, usmjereno prema smjeru kretanja, primijenjeno na pokretna tijela, naziva se silom trenja. Modul sile trenja, čija formula ovisi o mnogim parametrima, varira ovisno o vrsti otpora.
Razlikuju se sljedeće vrste trenja:
• odmor;
• skliznuti;
• valjanje.
Svaki pokušaj premještanja teškog objekta iz mjesta (ormar, kamen) dovodi do napetosti ljudskih snaga. Istodobno, subjekt nije uvijek pokrenut. Trenje udesa ometalo je to.
Stanje odmora
Izračunata formula za trenje sile odmora ne dopušta nam da to točno odredimo. Zbog trećeg zakona Newtona, veličina sile otpornosti ovisi o primijenjenom naporu.
0 <Ftrostruki alarm <Fmaksimum
Trenje odmora ne dopušta nokte pogonjeno u stabloispasti; gumbi zašiveni s nitima, čvrsto držani na mjestu. Zanimljivo je da je to otpor odmora koji omogućuje da hodaju. I upućuje se na kretanje osobe koja je u suprotnosti s općim stanjem stvari.
Slip fenomen
Uz povećanje vanjske sile koja pokreće tijelo, dovrijednost najveće trenje sile odmora dolazi u pokretu. Klizna sila trenja se razmatra u procesu klizanja jednog tijela preko površine druge. Njegova vrijednost ovisi o svojstvima interaktivnih površina i o sili okomitog djelovanja na površini.
Formula za kliznu silu trenja je: F = μP, gdje je μ koeficijent proporcionalnosti (klizna trenja), P je vertikalna (normalna) snaga pritiska.
Prije određivanja sile trenja, čija formula dobiva drugačiji oblik (F = μ N), odrediti silu reakcije.
Koeficijent otpora u klizanju uveden je eksperimentalno za dvije površine trenja, ovisi o kvaliteti prerade i materijala.
Tablica. Vrijednost koeficijenta otpora na različitim površinama
| Br | Interakcije s površinama | Vrijednost koeficijenta kliznog trenja |
1 | Čelik + led | 0,027 |
2 | Hrast + hrasta | 0,54 |
3 | Koža + lijevanog željeza | 0,28 |
4 | Brončano + željezo | 0,19 |
5 | Bronca + lijevanog željeza | 0,16 |
6 | Čelik + čelik | 0,15 |
Najveća sila trenja odmora, čija formula je gore napisana, može se definirati na isti način kao i klizna sila trenja.
To postaje važno pri rješavanju problemaodređivanje sile vučenja. Na primjer, knjiga koju pokreće ruka, pritisnuta odozgo, klizi se pod djelovanjem otpora na počinak, koja se pojavila između ruke i knjige. Veličina otpora ovisi o vrijednosti sile okomitog pritiska na knjigu.
Rolling fenomen
Prijelaz naših predaka od zmajeva do kolasmatra se revolucionarnom. Izum kotača najveći je izum čovječanstva. Rolling trenje, što se događa kada se kotač kreće duž površine, mnogo je manji od veličine otpornosti na klizanje.
Kalkulirajuća formula za silu trenja valjanja obično se uzima na isti način kao i klizni postupak. Razlika se vidi isključivo u vrijednostima koeficijenta otpora.
Priroda otpora
Kada se hrapavost površina trenja mijenjatakođer se mijenja i vrijednost sile trenja. S velikim uvećanjem, dvije susjedne površine izgledaju kao nepravilnosti s oštrim vrhovima. Kada se dodirnu, ispruženi dijelovi tijela dodiruju jedni druge. Ukupna površina kontakta je beznačajna. Prilikom pomicanja ili pokušaja pomicanja tijela "vrhovi" stvaraju otpor. Veličina sile trenja ne ovisi o području kontaktnih površina.
Čini se da su dva savršeno glatkaPovršine ne smiju odoljeti apsolutno. U praksi, sila trenja u ovom slučaju je maksimalna. Ta se razlika objašnjava prirodom podrijetla sila. To su elektromagnetne sile koje djeluju između atoma tijela koje se međusobno miješaju.
Mehanički procesi koji ne pratetrenja u prirodi, nemoguće je, jer nema mogućnosti "odspajanja" električne interakcije napunjenih tijela. Neovisnost sila otpora iz uzajamnog položaja tijela omogućuje im da ih zovu nepotencijalnim.
Zanimljivo je da je sila trenja, formula kojavarira ovisno o brzini međusobno povezanih tijela, proporcionalno je kvadratu odgovarajuće brzine. Za takvu silu silu viskozne otpornosti u tekućini zabrinjava.
Pokret u tekućini i plinu
Premještanje krute tvari u tekućinu ili plin,tekućina blizu čvrste površine praćena je viskoznom otpornosti. Njeno podrijetlo povezano je s međusobnim djelovanjem slojeva tekućine koja je vukla čvrsto tijelo u procesu gibanja. Različita brzina slojeva je izvor viskoznog trenja. Posebnost ovog fenomena je odsutnost tekućeg trenja odmora. Bez obzira na veličinu vanjskog udara, tijelo se kreće dok je u tekućini.
Za male brzine: F = kv, gdje je k koeficijent proporcionalnosti, ovisno o linearnim dimenzijama tijela i svojstvima medija, v je brzina tijela.
Temperatura tekućine također utječe na trenje u njemu. U hladnom vremenu, automobil se zagrijava tako da se ulje zagrijava (njegova viskoznost smanjuje) i pomaže smanjiti uništavanje kontaktnih dijelova motora.
Povećajte brzinu vožnje
Znatno povećanje brzine tijela možeuzrokuju pojavu burnih tokova, dok se otpor naglo povećava. Vrijednost ima: trg brzine kretanja, gustoće medija i površine tijela. Formula za trenje ima drugačiji oblik:
F = kv2, gdje je k koeficijent proporcionalnosti, ovisno o obliku tijela i svojstvima medija, v je brzina tijela.
Ako je tijelo uravnoteženo, turbulencija se može smanjiti. Oblik tijela dupina i kitova savršen je primjer zakona prirode koji utječu na brzinu životinja.
Energetski pristup
Rad pomicanja tijela ometa otpor okoline. Kada se koristi zakon o očuvanju energije, rečeno je da je promjena mehaničke energije jednaka radu sile trenja.
Očito, sila otpora je suprotna od pomicanja tijela, iz koje cosα = -1. Rad sile trenja, čija formula ima oblik Att = - Fs, vrijednost je negativna. Istodobno, mehanička energija se pretvara u unutarnju energiju (deformacija, grijanje).
