Enhver bevægelse i naturen og teknologien, som involverer tilstedeværelsen af fysisk kontakt mellem faste kroppe, er ledsaget af friktion. I denne artikel vil vi give eksempler på friktionskraften og vise, i hvilke tilfælde den spiller en nyttig rolle, og i hvilke den er uønsket.
Hvilke typer friktion mellem faste stoffer er
I denne artikel vil vi kun overveje eksempler på friktionskræfter, der virker mellem faste genstande, der har fysisk kontakt med hinanden.
En af de vigtige typer friktion er statisk friktion. Ud fra selve navnet kan det antages, at det viser sig, når en krop hviler på overfladen af en anden. Alle ved, at for at flytte en tung genstand fra sin plads, er det nødvendigt at påføre en ekstern kraft rettet langs kontaktfladen af denne genstand og den overflade, den står på. Denne kraft modvirkes af den statiske friktionskraft. Det virker mellem kroppens kontaktflader. Friktion af hvile opstår på grund af tilstedeværelsen af ruhed på de rørende overflader, uanset hvordande var ikke glatte.
Den anden type friktion, vi vil se på, er glidende friktion. Det opstår også på grund af den nævnte ruhed, når kroppene begynder at bevæge sig i forhold til hinanden ved at glide. Retningen og påføringspunktet for den glidende friktionskraft er nøjagtig den samme som for statisk friktion. Den eneste forskel mellem disse kræfter er, at glidekraften altid er mindre end hvilekraften.
Den tredje type friktion, som ikke spiller en mindre rolle i teknologien end de to første, er rullende friktion. Som navnet siger, vises det, når en krop ruller på overfladen af en anden. Årsagen til rullefriktion ligger i hysterese af deformation, som fører til "spredning" af den kinetiske energi af det rullende legeme. I en række praktiske tilfælde er denne friktionskraft 10-100 eller flere gange mindre end de tidligere overvejede friktionstyper.
Alle typer friktionskræfter er direkte proportionale med den støttereaktionskraft, hvormed sidstnævnte virker på det pågældende legeme.
Skade og fordel ved statisk friktionskraft: eksempler
Af alle de nævnte friktionstyper er statisk friktion måske den mest "harmløse". Faktum er, at det i praksis næsten altid spiller en nyttig rolle. Dens eneste negative pointe er, at den er større end glidende friktion. Sidstnævnte kendsgerning betyder, at for enhver start af bevægelse er det nødvendigt at anvende en stor indsats. For at begynde at stå på ski på sne skal du f.eks. først bogstaveligt t alt "rive" dem af sneoverfladen.
Der er mange eksemplerbrug af statisk friktionskraft. Lad os liste dem:
- Søm og skruer, der fast holder to solide legemer af træ, plastik og metal sammen, udfører deres funktion gennem påvirkningen af den pågældende kraft.
- At gå en person, køre biler på vejene skyldes, at den statiske friktion er større end den glidende friktion. Ellers ville det være svært for os at flytte, mennesker og køretøjer ville glide på ét sted.
- Enhver kropp, der hviler på skrå overflader, skyldes statisk friktion. Hvis sidstnævnte ikke eksisterede, ville det være umuligt at sætte en håndbremse på en bil på en skråning eller en hvilken som helst husholdningsartikel på et bord, der har en lille hældning til horisonten.
Glidende friktion og dens fordele
I modsætning til statisk friktion, som hovedsageligt spiller en positiv rolle i menneskers liv, er glidende friktion norm alt en skadelig kraft. Der kan dog gives to eksempler på nyttig glidende friktionskraft:
- Da glidende friktion fører til opvarmning af genstandes overflade (den naturlige og nemmeste måde at omdanne mekanisk energi til varme), kan denne effekt bruges til at øge kroppens temperatur. Så i oldtiden lavede vores forfædre ild ved hjælp af glidende friktion.
- Når føreren vil standse køretøjet, trykker han på bremsepedalen. I dette tilfælde glider bremseskiverne ind i fælgen og bremser dens rotation.
Skade glidende friktion
Eksempler på virkningen af glidende friktion er bevægelsen af et skab på gulvet, når vi ønsker at omarrangere det i et rum, glidning af en skiløber og en skater, glidning af en bils hjul, når de er blokerede eller ved kørsel på glat vej, glidning mellem de gnidende dele af mekanismerne på forskellige maskiner.
I alle disse tilfælde spiller glidende friktion en skadelig rolle. Disse eksempler på skaden ved glidende friktion skyldes, at den forhindrer mekanisk bevægelse og "spiser" en vis mængde kinetisk energi (ski, skøjter, bevægelige dele af maskiner). Desuden fører omdannelsen af mekanisk energi til termisk energi til opvarmning af gnidningsdele. En stigning i deres temperatur fører til en ændring i den mikroskopiske struktur, hvilket krænker materialernes egenskaber. Endelig fører de anførte eksempler på den glidende friktionskraft til slid på gnidningsoverfladerne, udseendet af uønskede riller på dem og udtynding.
Rullende friktion og dens skade og fordel
Hvis vi til bunds overvejer spørgsmålet om nytten af den rullende friktionskraft, viser det sig, at den slet ikke eksisterer. Faktisk forhindrer rullefriktion altid mekanisk rotation, det fører til slid på arbejdsdele og til deres uønskede opvarmning. Ikke desto mindre er rullefænomenet meget udbredt i teknik (lejer, køretøjshjul). Dette forklares ved, at den rullende friktionskraft er meget mindre end den tilsvarende glidende kraft, hvilket reducerer dens skala i størrelsesordener.skadelig påvirkning.
Forøgelse og formindskelse af friktionskræfter
Som vi så ovenfor i eksemplerne, er de statiske og glidende friktionskræfter nogle gange nyttige og nogle gange skadelige. I denne henseende har menneskeheden længe brugt metoder til at ændre friktionsskalaen, både i retning af at øge den tilsvarende kraft og i retning af dens fald.
Flotte eksempler på, hvordan man øger friktionskraften, er drysning af sand og s alt på isen på vejene. Som et resultat af disse handlinger er der en stigning i ruheden af isoverfladen og som et resultat en stigning i kræfterne fra statisk og glidende friktion.
En anden måde at øge de pågældende kræfter på er at bruge specielle overflader. Et slående eksempel er overfladen på en bils vinterdæk, som er kendetegnet ved en dyb slidbane og tilstedeværelsen af metalpigge.
Under skiløb, såvel som under rotation af lejer af forskellige mekanismer, spiller friktion en negativ rolle. For at reducere det, bruges specielle smøremidler, norm alt baseret på fedtstoffer (voks, lithol).
