Škoda in koristi sile trenja: drsno trenje, počitek in valjanje

Sila trenja pojavlja dobesedno na vsakem koraku. Toda ali ljudje vedo, zakaj je to potrebno? Kakšna je škoda in korist trenja? Poskusimo ugotoviti.

Predgovor

Obstaja več sil, ki delujejo na zemeljske objekte in so tesno povezane in vplivajo na življenjsko aktivnost teles. Prvič, to težnost elastičnost (notranja odpornost teles kot odziv na premik njihovih molekul) in podporna reakcija. Obstaja pa tudi zelo pomembna fizikalna količina, imenovana torna sila. Ona, v nasprotju z močjo elastičnosti in ni odvisna od lokacije teles. Ob preučevanju so še drugi zakoni: koeficient trenja drsna in podporna reakcijska sila. Na primer, če morate premakniti težko omarico, bo od prve minute postalo jasno, da to ni lahko. Poleg tega pri opravljanju te naloge obstajajo določene motnje. Kaj preprečuje napor, ki se nanaša na kabinet? In to preprečuje nič drugega kot sila trenja, katere načelo delovanja se preučuje v šoli. Tečaj fizike za 7. razred podrobno opisuje ta pojav.

Kaj je pod našimi nogami?

Ljudje se pogosto srečujejo z njo. Korist trenja je, da brez te fizične količine ne bi mogli narediti koraka. Ona je tista, ki drži naše čevlje na površini, kjer stopamo. Vsak od nas je hodil po zelo spolzkih površinah, na primer na ledu, in iz prve roke ve, da je to zelo težko. Zakaj se to dogaja? Preden se pogovorimo o škodi in koristih trenja, bomo ugotovili, kaj je to.

Bistvo koncepta

Sila trenja je medsebojno delovanje dveh teles, ki nastanejo na mestu njihovega stika in preprečujejo premikanje med seboj. Obstaja več vrst trenja - počitek, drsenje in valjanje.

Vzroki

Prvi razlog je nespremenjena hrapavost površine. Ta kazalnik vpliva na vrsto trenja, ki se bo pojavila. Če govorimo o gladkih površinah, na primer kovinsko prevlečenih strehah ali ledenih delih, je njihova hrapavost skoraj nevidna, vendar to ne pomeni, da ne obstaja - prisotna je na mikroskopski ravni. V tem primeru bo delovala sila drsnega trenja. Če pa govorimo o omari, ki stoji na preprogi, bo hrapavost obeh predmetov bistveno ovirala medsebojno gibanje. Drugi razlog je elektromagnetno molekulsko odbijanje, ki se pojavi na mestu stika predmetov.

Trenje v mirovanju

Kaj se zgodi, ko poskušamo premakniti omarico, vendar je ne moremo premakniti za centimeter. Kaj ohranja predmet na enem mestu? To je sila trenja miru. Dejstvo je, da se uporabljeni napor kompenzira s silo suhega trenja med omarico in tlemi.

Škoda in koristi trenja

Prav trenja sile miru ne omogočajo, da se čipke na naših čevljih razvežejo, noht, ki smo ga pravkar potegnili v steno, ohranja omaro na mestu. Brez nje bi bilo nemogoče premakniti zemeljsko površino na ljudi, živali ali avtomobile. Prisotno je tudi trenje zaradi poškodb. To se dogaja na precej globalni ravni, na primer sila statičnega trenja lahko povzroči deformacijo ladijskega trupa.

Znanstveno ozadje

Za premikanje omarice je potrebno uporabiti silo, ki presega trenje. Če je uporabljena sila manjša od sile trenja, bo pohištvo ostalo na svojem mestu. Poleg teh dejavnikov obstaja tudi reakcijska sila nosilca, ki je usmerjena pravokotno na ravnino. To je odvisno od materiala, iz katerega je izdelana tla (vključena je tudi sila elastičnosti). Obstaja tudi koeficient trenja, odvisno od tega, kaj obe površini medsebojno vplivata. Zato je torna sila, ki deluje na omarico, enaka tornemu koeficientu, ki se pomnoži z reakcijsko silo nosilca (površine).

Drsno trenje

Torej, da bi premagali trenje, smo nekoga prosili, naj nam pomaga, da odstranimo omaro. Kaj smo odkrili? Da smo po uporabi sile, ki je presegla trenje sile miru, garderoba ne le premaknila, temveč se je nekaj časa še naprej gibala v potrebni smeri, seveda z našo pomočjo. In napor, porabljen je bil približno enak na celotnem potovanju. V tem primeru nas je ovirala sila drsnega trenja, usmerjena v nasprotni smeri od uporabljenega delovanja. Treba je omeniti, da je njegova upornost precej nižja od upornosti statične trenja. Če želite zmanjšati to število, uporabite drugače maziva.

Sila trenja pri kotaljenju

Če se spomnimo, da moramo nekoč premakniti kabinet nazaj, se bomo odločili, da ga opremimo s kolesi. V tem primeru se bo nastala interakcija imenovala kotalno trenje, ker predmet ne bo zdrsnil, temveč se bo valil po površini. Valjčna kolesa se bodo malo pritisnila v preprogo, kar bo povzročilo udarce, ki jih bomo morali premagati. To povzroča kotalno trenje. Seveda, če zavrtimo omarico ne na preprogo, ampak na primer na parket, jo bomo še lažje premaknili, ker je površina parketa trša od površine preproge. Iz istega razloga je kolesarjenje na avtocesti veliko lažje kot na plaži z drobnim peskom.

Dvoumno vprašanje

Kakšna je škoda in korist katere koli vrste trenja? Seveda so ti primeri nekoliko pretirani - v življenju je vse malo bolj zapleteno. Kljub temu, da ima torna sila očitne pomanjkljivosti, ki povzročajo številne težave v življenju, je jasno, da bi bilo brez njega veliko več težav. Zato ima ta vrednost svoje prednosti in slabosti.

Negativni primeri

Med primeri škode, ki jo je povzročila ta sila, je eden od prvih mest problem gibanja težkih bremen, hitre obrabe najljubših stvari, pa tudi nezmožnost ustvarjanja stroja za stalno gibanje, saj se zaradi trenja vsako gibanje ustavi prej ali slej in zahteva intervencijo tretje osebe.

Pozitivne točke

Med primeri uporabnosti te sile je, da lahko varno hodimo po tleh, ne da bi zdrsnili na vsakem koraku, so naša oblačila trdno nameščena in v trenutku ne postanejo neuporabna, saj se niti tkanine zadržujejo s trenjem. Poleg tega ljudje uporabljajo načelo delovanja te sile, posipajo spolzke ceste, zaradi česar se je mogoče izogniti številnim nesrečam in poškodbam.

Sklepi

Človeštvo se je naučilo komunicirati s to fizično količino, jo povečati in zmanjšati glede na cilje. Naša neposredna naloga je, da jo poskušamo čim bolj učinkovito uporabiti.