Sadržaj

• Kročiti
• Metoda 1 od 2: Stvaranje grublje površine
• Metoda 2 od 2: Povećajte otpor u tekućini ili plinu
• Upozorenja

Jeste li se ikad zapitali zašto se vaše ruke zagriju kad ih brzo trljate ili zašto zapravo možete zapaliti vatru trljajući dva štapa? Odgovor je trenje! Kad se dvije površine trljaju jedna o drugu, suprotstavit će se međusobnom kretanju na mikroskopskoj razini. Ovaj otpor će generirati energiju u obliku topline koju možete koristiti za zagrijavanje ruku, loženje vatre itd. Što je veće trenje, više energije će se osloboditi, zato znajte kako povećati trenje između dviju pokretnih. dijelovi mehaničkog sustava u osnovi vam daju mogućnost stvaranja puno topline!

Kročiti

Metoda 1 od 2: Stvaranje grublje površine

1. Stvorite više „grubih“ ili ljepljivih kontaktnih točaka. Kad se dva materijala klize ili trljaju jedan o drugi, mogu se dogoditi tri stvari: mogu se uhvatiti mali uglovi, pukotine i neravnine na površini; jedna ili obje površine mogu se deformirati kao odgovor na pomicanje; i, na kraju, atomi na bilo kojoj površini mogu početi međusobno komunicirati. U praktične svrhe, sve tri rade isto: stvaraju trenje. Uklanjanje abrazivnih površina (poput brusnog papira), deformacija (poput gume) ili ljepljivih (poput ljepila itd.) Jednostavan je način za povećanje trenja.
   • Tehnički udžbenici i slični izvori mogu biti od velike pomoći pri odabiru materijala za povećanje trenja. Većina standardnih građevinskih materijala ima poznati "koeficijent trenja" - to jest mjeru kolicine trenja koja nastaje zajedno s ostalim površinama. Koeficijenti trenja za samo nekoliko poznatih materijala navedeni su u nastavku (veća vrijednost ukazuje na veće trenje):
   • Aluminij na aluminiju: 0,34
   • Drvo na drvu: 0,129
   • Suhi beton na gumi: 0,6-0,85
   • Mokri beton na gumi: 0,45-0,75
   • Led na ledu: 0,01
2. Snažnije gurnite dvije površine. Osnovna definicija u fizici kaže da je trenje kojemu se objekt podvrgava proporcionalno normalnoj sili (u našu svrhu ta je sila jednaka onoj kojom objekt gura protiv drugog). To znači da se trenje između dviju površina može povećati ako se površine pritisnu zajedno s više sile.
   • Ako ste ikada koristili kočione diskove (na primjer, one na automobilu ili biciklu), tada ste vidjeli ovaj princip na djelu. U ovom slučaju, pritiskom na kočnice, niz blokova koji stvaraju trenje pritisnut je na metalne diskove koji su pričvršćeni na kotače. Što jače pritisnete kočnicu, to će blokovi biti jače pritisnuti o diskove i bit će više trenja. To vam omogućuje brzo zaustavljanje vozila, ali također oslobađa puno topline, zbog čega su sustavi kočenja često vrlo vrući nakon jakog kočenja.
3. Zaustavite svako relativno kretanje. To znači da ako se jedna površina pomakne u odnosu na drugu, zaustavite je. Do sada smo se usredotočili na dinamičan (ili "klizno") trenje - trenje koje nastaje kad se dva predmeta ili površine trljaju jedan o drugi. Zapravo se ovaj oblik trenja razlikuje od statički trenje - trenje koje nastaje kad se objekt počne kretati o drugi objekt. U osnovi, trenje između dvaju predmeta najveće je kad se počnu kretati jedan protiv drugog. Jednom kad su u pokretu, trenje se smanjuje. To je jedan od razloga zašto je teško pokrenuti težak predmet nego ga zadržati.
   • Da biste uočili razliku između statičkog i dinamičkog trenja, pokušajte sa sljedećim jednostavnim eksperimentom: Postavite stolicu ili drugi komad namještaja na glatki pod u svom domu (ne na prostirač ili tepih). Pazite da namještaj na dnu nema nikakve zaštitne "zavrtnje" ili bilo koji drugi materijal koji će olakšati klizanje po podu. Isprobajte namještaj samo gurni dovoljno jako pa se počne kretati. Trebali biste primijetiti da kada se namještaj počne pomicati, odmah ga postaje mnogo lakše gurnuti. To je zato što je dinamičko trenje između namještaja i poda manje od statičkog trenja.
4. Uklonite tekućine između površina. Tekućine poput ulja, masti, vazelina itd. Mogu značajno smanjiti trenje između predmeta i površina. To je zato što je trenje između dviju krutina obično puno veće od onog između krutina i tekućine između njih. Da biste povećali trenje, iz jednadžbe možete izvaditi sve moguće tekućine, a trenje uzrokuju samo "suhi" dijelovi.
   • Pokušajte sa sljedećim jednostavnim eksperimentom kako biste stekli ideju do koje mjere tekućine mogu smanjiti trenje: Protrljajte ruke ako su hladne i želite ih zagrijati. Morali biste odmah primijetiti da postaju topliji od trljanja. Zatim stavite dobru količinu losiona na dlanove i pokušajte ponoviti isto. Ne samo da bi trebalo biti lakše brzo trljati ruke, već ćete primijetiti i da se manje zagrijavaju.
5. Uklonite kotače ili nosače da biste stvorili trenje klizanja. Kotači, nosači i drugi "kotrljajući" predmeti doživljavaju posebnu vrstu trenja koja se naziva trenje kotrljanja. To je trenje gotovo uvijek manje od trenja koje nastaje klizanjem istog predmeta po tlu. - Zbog toga se ovi predmeti teže kotrljati i ne klize po zemlji. Da biste povećali trenje u mehaničkom sustavu, možete ukloniti kotače, nosače itd. Tako da dijelovi klize jedni o druge, a ne kotrljaju se.
   • Razmotrimo, na primjer, razliku između povlačenja teške tezine preko tla u kočiji i ekvivalentne težine u kočiji. Vagon ima kotače, pa ga je lakše vući od kočije koja se vuče po tlu stvarajući pritom puno trenja pri klizanju.
6. Povećati viskoznost. Čvrsti predmeti nisu jedine stvari koje mogu stvoriti trenje. Tekuće tvari (tekućine i plinovi poput vode i zraka) također mogu stvoriti trenje. Količina trenja koju tekućina stvara kada teče pored krutine ovisi o nekoliko čimbenika. Jedna od najlakših za kontrolu je viskoznost - to je ono što se obično naziva "debljina". Općenito, tekućine visoke viskoznosti (one su "guste", "ljepljive" itd.) Uzrokovat će veće trenje od tekućina koje su manje viskozne (one su "glatke" i "tekuće").
   • Na primjer, uzmite u obzir razliku u naporu koji ćete morati uložiti kada ispuhujete vodu kroz slamku u odnosu na puhanje meda kroz slamku. Voda nije jako viskozna i lako će se kretati kroz slamku. Med je puno teže ispuhati kroz slamku. To je zato što velika viskoznost meda stvara veliku otpornost, a time i trenje kada se ispuhuje kroz usku cijev poput slame.

Metoda 2 od 2: Povećajte otpor u tekućini ili plinu

1. Povećajte viskoznost tekućine. Medij kroz koji objekt putuje vrši na njega silu koja u cjelini pokušava poništiti silu trenja na predmetu. Što je tekućina gušća (i stoga je viskoznija), to će se sporije objekt kretati kroz tu tekućinu pod utjecajem zadane sile. Na primjer: mramor će padati kroz zrak mnogo brže nego kroz vodu, a kroz vodu brže nego kroz sirup.
   • Viskoznost većine tekućina može se povećati snižavanjem temperature. Na primjer: mramor sporije pada kroz hladni sirup nego kroz sirup na sobnoj temperaturi.
2. Povećajte površinu izloženu zraku. Kao što je gore navedeno, tekuće tvari kao što su voda i zrak mogu stvoriti trenje kada prolaze pored krutih tvari. Sila trenja koju doživljava objekt dok se kreće kroz tekuću tvar naziva se otpor (ovisno o mediju, to se naziva i "otpor zraka", "otpor vode" itd.) Jedno od svojstava otpora je da objekt s većim presjekom - odnosno objekt većeg profila dok se kreće kroz fluid - doživljava veći otpor. To daje tekućini više površine za guranje, što povećava trenje o objektu dok se kreće kroz njega.
   • Pretpostavimo da su kamenčić i list papira po jedan gram. Ako pustimo da obje padaju istovremeno, kamenčić će pasti ravno dolje dok će se list papira polako kovitlati prema dolje. Tu vidite otpor zraka na djelu - zrak se gura prema velikoj, širokoj površini papira stvarajući otpor i papir pada puno sporije od kamenčića koji ima relativno uski presjek.
3. Odaberite oblik s većim otporom. Iako je presjek predmeta dobar Općenito je pokazatelj veličine otpora, u stvarnosti su izračuni otpornika puno složeniji. Različiti se oblici ponašaju na različite načine u tekućinama kroz koje prolaze - to znači da su neki oblici (npr. Ravne ploče) otporniji od drugih (npr. Kuglica) izrađenih od istog materijala. Budući da se mjera za relativnu veličinu otpora zraka naziva i "koeficijent otpora", kaže se da oblici s velikim otporom zraka imaju veći koeficijent otpora.
   • Razmotrimo, na primjer, krila aviona. Oblik tipičnog krila aviona naziva se a zračni profil. Ovaj glatki, uski i zaobljeni oblik lako se kreće kroz zrak. Koeficijent otpora je vrlo nizak - 0,45. S druge strane, možete zamisliti da krilo ima oštre kutove, ima oblik bloka ili izgleda poput prizme. Ova krila stvaraju puno više trenja jer stvaraju puno otpora u letu. Tako prizme imaju veći koeficijent otpora od krilastih profila - oko 1,14.
4. Učinite objekt manje pojednostavljenim. Sljedeća pojava povezana s različitim koeficijentima otpora različitih oblika jest da objekti s većim, kvadratnijim "oplatama" generiraju više otpora od ostalih objekata. Ti se predmeti sastoje od grubih, ravnih linija i obično se ne sužavaju prema stražnjem dijelu. S druge strane, pojednostavljeni predmeti često su zaobljeniji i sužavaju se prema stražnjem dijelu - poput tijela ribe.
   • Primjerice, način na koji je danas dizajniran prosječni obiteljski automobil u usporedbi s istim tipom prije desetljeća. U prošlosti su automobili bili puno blokantniji i imali su puno više ravnih i pravokutnih linija. Danas je većina obiteljskih automobila mnogo jednostavnija i u velikoj mjeri nježno zaobljena. To se radi namjerno - pojednostavljeni oblik znači da automobil doživljava manje otpora, smanjujući napor motora da pomiče automobil (i smanjujući kilometražu).
5. Koristite materijal koji omogućuje prolazak manje zraka. Neki materijali omogućuju prolazak tekućina i plinova. Drugim riječima, postoje rupe za prolazak tekućine. To osigurava da površina predmeta prema kojem se tekućina gura postane manja, pa je i otpor manji.Ovo svojstvo ostaje valjano čak i ako su rupe mikroskopske - sve dok su rupe dovoljno velike da prolaze tekućinu / zrak, otpor će se smanjivati. Zbog toga su padobrani, stvoreni da stvore velik otpor zraka i time smanjuju brzinu pada nekoga ili nečega, izrađeni od jake, lagane svile ili najlona, ​​a ne od pamuka ili filtera za kavu.
   • Da biste dali primjer ovog svojstva na djelu, razmislite što se događa s palicom za ping pong kada izbušite nekoliko rupa u njemu. Tada postaje mnogo lakše brzo pomicati veslo. Otvori omogućuju prolaz zraka tijekom njihanja lopatice, što uvelike smanjuje otpor i omogućuje brže kretanje vesla.
6. Povećajte brzinu predmeta. Napokon, bez obzira na oblik predmeta ili propusnost materijala od kojeg je izrađen, otpor s kojim se susreće uvijek će se povećavati bržim kretanjem. Što se objekt brže kreće, to će se više tekućine morati kretati, što zauzvrat povećava otpor. Objekti koji se kreću vrlo velikom brzinom mogu doživjeti vrlo veliko trenje zbog visokog otpora, pa će se ti objekti tamo obično usmjeriti ili će se raspasti uslijed sile otpora.
   • Uzmimo u obzir Lockheed SR-71 "Blackbird", eksperimentalni špijunski zrakoplov izgrađen tijekom hladnog rata. Crni ptica, koja je mogla letjeti brzinama većim od 3,2 maha, naišla je na ekstremni otpor tih velikih brzina, unatoč svom pojednostavljenom dizajnu - dovoljno ekstremnom da metalni trup zrakoplova proširi zbog topline koju stvara trenje iz zraka tijekom leta. .

Upozorenja

• Izuzetno veliko trenje može osloboditi puno energije u obliku topline! Na primjer, stvarno ne želite dodirivati ​​kočione pločice svog automobila odmah nakon što snažno pritisnete kočnice!
• Velike sile oslobođene provlačenjem kroz tekućinu mogu uzrokovati strukturna oštećenja tog predmeta. Na primjer, ako ravnu stranu tankog komada šperploče zalijepite u vodu tijekom krstarenja gliserom, velika je vjerojatnost da će biti rastrgan.