Trenie závisí. Trenie je jedným z najdôležitejších pojmov v dynamike. čo o ​​ňom vieš? Aké sú sily trenia

Ak sa pokúsite posunúť ťažkú ​​skriňu plnú vecí, nejako sa okamžite ukáže, že všetko nie je také jednoduché a niečo jasne bráni dobrému skutku dať veci do poriadku.

• A premávke nebude brániť nič iné ako trecie práce, ktorý sa študuje v kurze fyziky siedmeho ročníka.

S trením sa stretávame na každom kroku. V prenesenom zmysle slova. Správnejšie by bolo povedať, že bez trenia nemôžeme urobiť ani krok, keďže sú to sily trenia, ktoré držia naše nohy na povrchu.

Každý z nás vie, aké je to chodiť po veľmi klzkom povrchu – po ľade, ak sa tento proces dá vôbec nazvať chôdzou. To znamená, že okamžite vidíme zjavné výhody trecej sily. Avšak predtým, ako hovoríme o výhodách alebo škodách trecích síl, najprv zvážme, čo je trecia sila vo fyzike.

Trecia sila vo fyzike a jej druhy

Vzájomné pôsobenie, ku ktorému dochádza v mieste dotyku dvoch telies a bráni ich relatívnemu pohybu, sa nazýva trenie. A sila, ktorá charakterizuje túto interakciu, sa nazýva trecia sila.

• Existujú tri typy trenia: klzné trenie, statické trenie a valivé trenie.

Trenie odpočinku

V našom prípade, keď sme sa pokúšali posunúť skriňu, nafúkli sme, zatlačili, začervenali sa, ale neposunuli sme skriňu ani o centimeter. Čo drží skriňu na mieste? Sila statického trenia. Teraz ďalší príklad: ak položíme ruku na notebook a posunieme ho po stole, notebook sa bude pohybovať spolu s našou rukou, ktorú držíme rovnakou statickou trecou silou.

Trenie odpočinku drží klince zatĺkané do steny, bráni samovoľnému rozväzovaniu šnúrok na topánkach a zároveň drží našu skriňu na mieste, aby sme, nechtiac sa o ňu oprieme ramenom, nerozmliaždili našu milovanú mačku, ktorá si zrazu ľahla a v pokoji si zdriemla a ticho medzi skriňou a stenou.

Klzné trenie

Vráťme sa k našej notoricky známej skrini. Nakoniec sme si uvedomili, že sami to nepohneme a privolali pomoc suseda. Nakoniec sme poškriabali celú podlahu, spotili sa, vystrašili mačku, ale bez toho, aby sme vyložili veci zo skrine, presunuli sme ju do iného rohu.

Čo sme našli, okrem oblakov prachu a kúska steny nepolepeného tapetou? Že keď sme aplikovali silu presahujúcu statickú treciu silu, skriňa sa nielen pohla, ale (samozrejme s našou pomocou) pokračovala ďalej, na miesto, ktoré sme potrebovali. A úsilie, ktoré bolo potrebné vynaložiť na jeho pohyb, bolo počas celej cesty približne rovnaké.

• V tomto prípade sme boli vyrušení posuvná trecia sila. Sila klzného trenia, podobne ako sila statického trenia, smeruje v smere opačnom k ​​použitej sile.

valivé trenie

V prípade, že teleso po povrchu nekĺže, ale sa odvaľuje, potom sa trenie, ktoré vzniká v mieste dotyku, nazýva valivé trenie. Odvaľujúce sa koleso je mierne zatlačené do vozovky a pred ním sa vytvorí malý hrbolček, ktorý treba prekonať. To spôsobuje valivé trenie.

Čím tvrdšia cesta, tým menšie valivé trenie. Preto je jazda po diaľnici oveľa jednoduchšia ako po piesku. Valivé trenie je vo väčšine prípadov podstatne menšie ako klzné trenie. To je dôvod, prečo sú kolesá, ložiská a tak ďalej široko používané.

Príčiny vzniku trecích síl

najprv je drsnosť povrchu. To je dobre pochopiteľné na príklade podlahových dosiek alebo povrchu Zeme. V prípade hladších povrchov, ako je ľad alebo strecha pokrytá plechmi, je drsnosť takmer neviditeľná, to však neznamená, že tam nie sú. Tieto nerovnosti a nerovnosti k sebe priliehajú a prekážajú pri pohybe.

Druhý dôvod- ide o medzimolekulovú príťažlivosť, ktorá pôsobí v miestach dotyku trecích telies. Druhý dôvod sa však objavuje najmä len pri veľmi dobre vyleštených karosériách. V podstate máme do činenia s prvou príčinou trecích síl. A v tomto prípade, aby sa znížila trecia sila, sa často používa mazivo.

• Vrstva lubrikantu, najčastejšie tekutého, oddeľuje trecie plochy a vrstvy kvapaliny sa o seba trú, pričom trecia sila je mnohonásobne menšia.

Zloženie na tému "Sila trenia"

V kurze fyziky siedmeho ročníka sa dávajú školáci úlohou napísať esej na tému "Sila trenia." Príkladom eseje na túto tému je niečo ako táto fantázia:

„Povedzme, že sme sa rozhodli ísť na dovolenku k babičke vlakom. A nie sú si vedomí, že práve v tom čase zrazu, bez zjavného dôvodu, zmizla trecia sila. Zobudili sme sa, vstali z postele a spadli, keďže medzi podlahou a nohami nie je žiadna trecia sila.

Začíname sa obúvať a nevieme si zaviazať šnúrky, ktoré nedržia pre nedostatok trenia. Schody sú celkovo tesné, výťah nefunguje - už dlho leží v pivnici. Po spočítaní úplne všetkých krokov s kostrčou a ako-tak sa doplazili na zastávku zisťujeme nové nešťastie: na zastávke nezastal ani jeden autobus.

Ako zázrakom sme nastúpili do vlaku, myslíme si, aká krása - je to tu dobré, spotrebuje sa menej paliva, pretože straty trením sú znížené na nulu, dostaneme sa tam rýchlejšie. Ale tu je problém: medzi kolesami a koľajnicami nie je žiadna trecia sila, a preto nie je možné vlak odtlačiť! Takže vo všeobecnosti nejako nie je osudom ísť k babičke bez trenia."

Výhody a poškodenia trecej sily

Samozrejme, ide o fantáziu a je plná lyrických zjednodušení. Život je trochu iný. Ale v skutočnosti, napriek skutočnosti, že existujú zjavné nevýhody trecej sily, ktoré nám v živote spôsobujú množstvo ťažkostí, je zrejmé, že bez existencie trecích síl by bolo problémov oveľa viac. Takže musíme hovoriť o nebezpečenstvách trecích síl a výhodách všetkých rovnakých trecích síl.

Príklady užitočných strán trecích síl dá sa to nazvať tak, že môžeme chodiť po zemi, že sa nám oblečenie nerozpadá, keďže vlákna v látke sú držané rovnakými trecími silami, aké nasypaním piesku na zľadovatenú cestu zlepšujeme, aby sme sa vyhli nehoda.

dobre a poškodenie trecej sily je problém premiestňovania veľkých bremien, problém opotrebovania trecích plôch, ako aj nemožnosť vytvorenia stroja s trvalým pohybom, pretože v dôsledku trenia sa akýkoľvek pohyb skôr alebo neskôr zastaví, čo si vyžaduje neustály vonkajší vplyv.

Ľudia sa naučili prispôsobiť sa zníženie alebo zvýšenie sily trenia, v závislosti od potreby. Sú to kolesá, mazanie a ostrenie a oveľa viac. Príkladov je veľa a je zrejmé, že nie je možné jednoznačne povedať: trenie je dobré alebo zlé. Ale existuje a našou úlohou je naučiť sa ho využívať v prospech človeka.

Potrebujete pomôcť so štúdiom?

Sila trenia v pozemských podmienkach sprevádza akýkoľvek pohyb telies. Vyskytuje sa pri kontakte dvoch telies, ak sa tieto telesá navzájom pohybujú. Trecia sila smeruje vždy po styčnej ploche, na rozdiel od elastickej sily, ktorá smeruje kolmo (obr. 1, obr. 2).

Ryža. 1. Rozdiel medzi smermi trecej sily a pružnej sily

Ryža. 2. Plocha pôsobí na lištu a lišta pôsobí na plochu

Existujú suché a nevysušené typy trenia. Suchý typ trenia nastáva pri kontakte pevných látok.

Uvažujme tyč ležiacu na vodorovnej ploche (obr. 3). Ovplyvňuje ho gravitačná sila a reakčná sila podpery. Pôsobme na tyč malou silou , smerované pozdĺž povrchu. Ak sa tyč nepohybuje, potom je aplikovaná sila vyvážená inou silou, ktorá sa nazýva statická trecia sila.

Ryža. 3. Sila statického trenia

Statická trecia sila () opačným smerom a rovnakou veľkosťou ako sila, ktorá má tendenciu pohybovať telesom rovnobežne s povrchom jeho kontaktu s iným telesom.

So zvýšením „strižnej“ sily zostáva tyč v pokoji, preto sa zvyšuje aj statická trecia sila. S nejakou, dostatočne veľkou silou, sa tyč začne pohybovať. To znamená, že statická trecia sila sa nemôže zvyšovať do nekonečna - existuje horná hranica, nad ktorú nemôže byť. Hodnota tohto limitu je maximálna statická trecia sila.

Pôsobíme na tyči pomocou dynamometra.

Ryža. 4. Meranie trecej sily dynamometrom

Ak naň dynamometer pôsobí silou, potom je možné vidieť, že maximálna statická trecia sila sa zväčšuje s nárastom hmotnosti tyče, to znamená so zvýšením gravitačnej sily a reakčnej sily tyče. podpora. Ak sa vykonajú presné merania, ukážu, že maximálna statická trecia sila je priamo úmerná reakčnej sile podpery:

kde je modul maximálnej statickej trecej sily; N– sila reakcie podpory (normálny tlak); - koeficient statického trenia (proporcionalita). Preto je maximálna statická trecia sila priamo úmerná sile normálneho tlaku.

Ak vykonáme experiment s dynamometrom a tyčou konštantnej hmotnosti, pričom tyč otáčame na rôzne strany (zmena oblasti kontaktu so stolom), môžeme vidieť, že maximálna statická trecia sila sa nemení ( Obr. 5). Preto maximálna statická trecia sila nezávisí od kontaktnej plochy.

Ryža. 5. Maximálna hodnota statickej trecej sily nezávisí od kontaktnej plochy

Presnejšie štúdie ukazujú, že statické trenie je úplne určené silou pôsobiacou na telo a vzorec.

Statická trecia sila nie vždy bráni telesu v pohybe. Napríklad statická trecia sila pôsobí na podrážku topánky, pričom udeľuje zrýchlenie a umožňuje vám chodiť po zemi bez pošmyknutia (obr. 6).

Ryža. 6. Sila statického trenia pôsobiaca na podrážku topánky

Ďalší príklad: statická trecia sila pôsobiaca na koleso auta umožňuje rozbehnúť sa bez pošmyknutia (obr. 7).

Ryža. 7. Statická trecia sila pôsobiaca na koleso automobilu

Pri remeňových pohonoch pôsobí aj statická trecia sila (obr. 8).

Ryža. 8. Sila statického trenia v remeňových pohonoch

Ak sa teleso pohybuje, potom trecia sila pôsobiaca naň zo strany povrchu nezmizne, tento typ trenia sa nazýva klzné trenie. Merania ukazujú, že sila klzného trenia je prakticky rovnaká ako maximálna sila statického trenia (obr. 9).

Ryža. 9. Sila klzného trenia

Sila kĺzavého trenia je vždy nasmerovaná proti rýchlosti tela, to znamená, že bráni pohybu. V dôsledku toho, keď sa teleso pohybuje iba pôsobením trecej sily, udeľuje mu negatívne zrýchlenie, to znamená, že rýchlosť telesa neustále klesá.

Veľkosť klznej trecej sily je tiež úmerná sile normálneho tlaku.

kde je modul sily klzného trenia; N– sila reakcie podpory (normálny tlak); – koeficient klzného trenia (proporcionalita).

Obrázok 10 znázorňuje graf závislosti trecej sily od aplikovanej sily. Zobrazuje dve rôzne oblasti. Prvý úsek, v ktorom sa trecia sila zvyšuje so zvyšujúcou sa aplikovanou silou, zodpovedá statickému treniu. Druhý úsek, kde trecia sila nezávisí od vonkajšej sily, zodpovedá klznému treniu.

Ryža. 10. Graf závislosti trecej sily od pôsobiacej sily

Koeficient klzného trenia sa približne rovná koeficientu statického trenia. Koeficient klzného trenia je zvyčajne menší ako jedna. To znamená, že klzná trecia sila je menšia ako normálna tlaková sila.

Koeficient klzného trenia je charakteristický pre trenie dvoch telies o seba, závisí od toho, z akých materiálov sú telesá vyrobené a ako dobre sú opracované povrchy (hladké alebo drsné).

Vznik statických a klzných trecích síl je daný tým, že akýkoľvek povrch na mikroskopickej úrovni nie je rovný, na akomkoľvek povrchu sú vždy mikroskopické nehomogenity (obr. 11).

Ryža. 11. Povrchy telies na mikroskopickej úrovni

Keď sa dve telesá, ktoré sú v kontakte, pokúšajú pohybovať voči sebe navzájom, tieto nehomogenity sú zachytené a bránia tomuto pohybu. Pri malom množstve vynaloženej sily stačí tento záber na zabránenie pohybu telies, takže vzniká statické trenie. Keď vonkajšia sila prekročí maximálne statické trenie, potom záber drsnosti nestačí na udržanie telies a začnú sa vzájomne posúvať, pričom medzi telesami pôsobí klzná trecia sila.

K tomuto typu trenia dochádza, keď sa telesá prevaľujú cez seba alebo keď sa jedno teleso prevaľuje po povrchu druhého. Valivé trenie, podobne ako klzné trenie, dodáva telu negatívne zrýchlenie.

Vznik valivej trecej sily je spôsobený deformáciou valivého telesa a nosnej plochy. Takže koleso umiestnené na vodorovnom povrchu ho deformuje. Pri pohybe kolesa sa deformácie nestihnú spamätať, koleso tak musí neustále stúpať do malého kopca, čo spôsobuje moment síl, ktorý spomalí odvaľovanie.

Ryža. 12. Vznik valivej trecej sily

Veľkosť valivej trecej sily je spravidla mnohonásobne menšia ako klzná trecia sila, pričom všetky ostatné veci sú rovnaké. Vďaka tomu je valcovanie bežným typom pohybu v strojárstve.

Keď sa pevné teleso pohybuje v kvapaline alebo plyne, pôsobí naň odporová sila zo strany média. Táto sila smeruje proti rýchlosti tela a spomaľuje pohyb (obr. 13).

Hlavnou črtou odporovej sily je, že sa vyskytuje iba v prítomnosti relatívneho pohybu tela a jeho prostredia. To znamená, že statická trecia sila v kvapalinách a plynoch neexistuje. To vedie k tomu, že človek môže pohybovať aj ťažkým člnom, ktorý je na vode.

Ryža. 13. Odporová sila pôsobiaca na teleso pri pohybe v kvapaline alebo plyne

Modul sily odporu závisí od:

Od veľkosti tela a jeho geometrického tvaru (obr. 14);

Podmienky povrchu tela (obr. 15);

Vlastnosti kvapaliny alebo plynu (obr. 16);

Relatívna rýchlosť telesa a jeho prostredia (obr. 17).

Ryža. 14. Závislosti modulu odporovej sily od geometrického tvaru

Ryža. 15. Závislosti modulu sily odporu od stavu povrchu tela

Ryža. 16. Závislosti modulu sily odporu od vlastností kvapaliny alebo plynu

Ryža. 17. Závislosti modulu sily odporu od relatívnej rýchlosti telesa a jeho prostredia

Na obrázku 18 je znázornený graf závislosti odporovej sily od rýchlosti telesa. Pri relatívnej rýchlosti rovnej nule odporová sila nepôsobí na teleso. So zvyšovaním relatívnej rýchlosti odporová sila najprv rastie pomaly a potom sa zvyšuje rýchlosť rastu.

Ryža. 18. Graf závislosti odporovej sily od rýchlosti telesa

Pri nízkych hodnotách relatívnej rýchlosti je odporová sila priamo úmerná hodnote tejto rýchlosti:

kde je hodnota relatívnej rýchlosti; - koeficient odporu, ktorý závisí od druhu viskózneho média, tvaru a veľkosti telesa.

Ak je relatívna rýchlosť dostatočne veľká, potom sa odporová sila stane úmernou druhej mocnine tejto rýchlosti.

kde je hodnota relatívnej rýchlosti; je koeficient odporu vzduchu.

Výber vzorca pre každý konkrétny prípad je určený empiricky.

Teleso s hmotnosťou 600 g sa rovnomerne pohybuje po vodorovnej ploche (obr. 19). V tomto prípade naň pôsobí sila, ktorej hodnota je 1,2 N. Určte hodnotu súčiniteľa trenia medzi telesom a povrchom.

Vo svete okolo nás je veľa fyzikálnych javov: hromy a blesky, dážď a krupobitie, elektrický prúd, trenie... Naša dnešná reportáž je venovaná treniu. Prečo vzniká trenie, čo ovplyvňuje, od čoho závisí sila trenia? A nakoniec, je trenie priateľom alebo nepriateľom?

Čo je trecia sila?

Po troche behu sa môžete odvážne povoziť po ľadovej ceste. Ale skúste to urobiť na normálnom asfalte. Nestojí to však za pokus. Nič nebude fungovať. Vinníkom vášho zlyhania bude veľmi veľká trecia sila. Z rovnakého dôvodu je ťažké presunúť masívny stôl alebo povedzme klavír.

Na mieste, kde sa stretávajú dve telá, vždy dochádza k interakcii, ktorý bráni pohybu jedného telesa po povrchu druhého. Nazýva sa to trenie. A veľkosť tejto interakcie je sila trenia.

Druhy trecích síl

Predstavte si, že potrebujete premiestniť ťažkú ​​skriňu. Vaša sila zjavne nestačí. Zvýšme silu „radenia“. Súčasne sa zvyšuje aj trecia sila. odpočinok. A je nasmerovaný v opačnom smere ako je pohyb skrine. Nakoniec „zvíťazí“ sila „posúvania“ a skriňa sa dáva do pohybu. Teraz sila trenia príde na svoje sklzu. Ale je to menšie ako statická trecia sila a je oveľa jednoduchšie posunúť skriňu ďalej.

Museli ste, samozrejme, sledovať, ako 2-3 ľudia odvaľujú ťažké auto s náhle zadretým motorom. Ľudia, ktorí tlačia auto, nie sú silní muži, len trecia sila pôsobiaca na kolesá auta valcovanie. K tomuto typu trenia dochádza, keď sa jedno teleso prevalí po povrchu druhého. Môže sa kotúľať loptička, guľatá alebo fazetová ceruzka, vlakové kolesá atď.. Tento typ trenia je oveľa menší ako klzná trecia sila. Preto je veľmi jednoduché presúvať ťažký nábytok, ak je vybavený kolieskami.

Ale v tomto prípade je trecia sila nasmerovaná proti pohybu tela, preto znižuje rýchlosť tela. Nebyť jej „škodlivej povahy“, ktorá zrýchlila na bicykli či kolieskových korčuliach, dalo by sa jazdiť nekonečne dlho. Z rovnakého dôvodu sa auto s vypnutým motorom bude ešte nejaký čas pohybovať zotrvačnosťou a potom sa zastaví.

Takže nezabudnite, že existujú 3 typy trecích síl:

• klzné trenie;
• valivé trenie;
• pokojové trenie.

Rýchlosť zmeny rýchlosti sa nazýva zrýchlenie. Ale keďže trecia sila spomaľuje pohyb, toto zrýchlenie bude so znamienkom mínus. Bolo by správne povedať pri pôsobení trenia sa teleso pohybuje so spomalením.

Aký je charakter trenia

Ak sa cez zväčšovacie sklo pozriete na hladký povrch vylešteného stola alebo ľadu, uvidíte drobnú drsnosť, na ktorú lipne telo, kĺžuce sa alebo váľajúce sa po jeho povrchu. Veď podobné výčnelky má aj telo pohybujúce sa po týchto plochách.

V miestach kontaktu sú molekuly tak blízko, že sa začnú navzájom priťahovať. Ale telo sa pohybuje ďalej, atómy sa od seba vzďaľujú, väzby medzi nimi sa prerušujú. To rozvibruje atómy oslobodené od príťažlivosti. Približne rovnako ako pružina uvoľnená z napätia osciluje. Tieto vibrácie molekúl vnímame ako zahrievanie. Preto trenie je vždy sprevádzané zvýšením teploty kontaktných plôch.

Existujú teda dva dôvody tohto javu:

• nepravidelnosti na povrchu kontaktujúcich telies;
• sily medzimolekulovej príťažlivosti.

Od čoho závisí sila trenia?

Pravdepodobne ste si všimli, ako sane prudko spomalia, ak vbehnú do piesočnatej oblasti. A ešte jeden zaujímavý postreh, keď je na saniach jeden človek, pôjde jednou cestou dole kopcom. A ak sa dvaja kamaráti odsťahujú spolu, sane sa rýchlejšie zastavia. Preto je sila trenia:

• závisí od materiálu kontaktných plôch;
• okrem toho sa trenie zvyšuje so zvyšujúcou sa telesnou hmotnosťou;
• pôsobí v smere opačnom k ​​pohybu.

Nádherná veda o fyzike je dobrá aj preto, že mnohé závislosti možno vyjadriť nielen slovami, ale aj vo forme špeciálnych znakov (vzorcov). Pre treciu silu to vyzerá takto:

Ftr = kN kde:

Ftr - trecia sila.

k - koeficient trenia, ktorý odráža závislosť trecej sily od materiálu a čistoty jeho spracovania. Povedzme, že ak sa kov valí po kove k=0,18, ak korčuľujete na ľade k=0,02 (koeficient trenia je vždy menší ako jedna);

N je sila pôsobiaca na podperu. Ak je teleso na vodorovnom povrchu, táto sila sa rovná hmotnosti telesa. Pre naklonenú rovinu je menšia ako hmotnosť a závisí od uhla sklonu. Čím strmší kopec, tým ľahšie sa šmýka a tým dlhšie môžete jazdiť.

A po vypočítaní pokojovej trecej sily skrine pomocou tohto vzorca zistíme, aká sila musí byť použitá, aby sa posunula z miesta.

Práca trecej sily

Ak na teleso pôsobí sila, pri ktorej pôsobení sa teleso pohybuje, tak je práca vždy vykonaná. Práca trecej sily má svoje vlastné charakteristiky: koniec koncov nespôsobuje pohyb, ale bráni mu. Preto práca, ktorú robí bude vždy negatívny, t.j. so znamienkom mínus bez ohľadu na to, ktorým smerom sa telo pohybuje.

Trenie je priateľ alebo nepriateľ

Trecie sily nás sprevádzajú všade, prinášajú citeľné škody a...veľké výhody. Predstavte si, že trenie zmizlo. Užasnutý pozorovateľ by videl, ako sa hory rúcajú, stromy sa vytrhávajú zo zeme, hurikánové vetry a morské vlny nekonečne dominujú na Zemi. Všetky telá skĺznu niekam dolu, transport sa rozpadne na samostatné časti, keďže trecie skrutky neplnia svoju úlohu, neviditeľná škaredosť by rozviazala všetky šnúrky a uzly, nábytok, neudržovaný trecími silami, skĺzol do najnižšieho rohu miestnosti .

Pokúsme sa uniknúť, uniknúť z tohto chaosu, ale bez trenia nemôžeme urobiť ani krok. Veď práve trenie nám pomáha pri chôdzi odtláčať sa od zeme. Teraz je jasné, prečo sú klzké cesty v zime pokryté pieskom...

A zároveň trenie niekedy spôsobuje značné škody. Ľudia sa naučili redukovať a zvyšovať trenie a čerpali z toho veľké výhody. Napríklad na ťahanie ťažkých nákladov boli vynájdené kolesá, ktoré nahradili klzné trenie valivým, čo je oveľa menšie ako klzné trenie.

Pretože valivé teleso sa nemusí držať mnohých malých nerovností povrchu, ako pri kĺzaní telies. Potom vybavili kolesá pneumatikami s hlbokým vzorom (behúňmi).

Všimli ste si, že všetky pneumatiky sú gumené a čierne?

Ukazuje sa, že guma dobre drží kolesá na ceste a uhlie pridané do gumy jej dodáva čiernu farbu, potrebnú tuhosť a pevnosť. Navyše umožňuje merať brzdnú dráhu v prípade nehôd na ceste. Pri brzdení totiž guma zanecháva zreteľnú čiernu stopu.

V prípade potreby znížte trenie, použite mazacie oleje a suché grafitové mazivo. Pozoruhodným vynálezom bolo vytvorenie rôznych typov guľôčkových ložísk. Používajú sa v rôznych mechanizmoch od bicykla až po najnovšie lietadlá.

Existuje v kvapalinách trenie?

Keď je telo vo vode nehybné, nedochádza k žiadnemu treniu o vodu. Ale akonáhle sa začne pohybovať, vzniká trenie, t.j. voda odoláva pohybu akýchkoľvek telies v nej.

To znamená, že breh, ktorý vytvára trenie, „spomalí“ vodu. A keďže trenie vody o breh znižuje jej rýchlosť, nemali by ste plávať v strede rieky, pretože prúd je tam oveľa silnejší. Ryby a morské živočíchy sú tvarované tak, aby trenie ich tiel o vodu bolo minimálne.

Dizajnéri dávajú rovnaké zefektívnenie ponorkám.

Naše zoznamovanie s ďalšími prírodnými úkazmi bude pokračovať. Kým sa znova nestretneme, priatelia!

Ak by vám bola táto správa užitočná, rád vás uvidím

Pred viac ako 300 rokmi. Otázka nie je najťažšia, ale jej pochopenie bude vyžadovať trochu pozornosti a trpezlivosti.

Špeciálna časť mechaniky je venovaná štúdiu trecej sily - takzvanej mechanike trecej interakcie (alebo - tribológii).

Sila trenia je sila, ktorou sa telesá, ktoré sú v kontakte a pohybujú sa vo vzájomnom vzťahu, navzájom ovplyvňujú. Je to sila trenia, ktorá bráni voľnému pohybu telies, ktoré sa dotýkajú.

Druhy trenia a trecích síl

Odkiaľ pochádza statická trecia sila?

Ak sa pozrieme na povrch podlahy a nohy skrine pod mikroskopom, nájdeme viacero mikroskopických hrbolčekov nepredstaviteľných tvarov.

Keď telá spočívajú na sebe, tuberkulózy sa navzájom spájajú, vďaka čomu zostávajú telá v imobilizovanom stave.

Náraz na jedno z telies alebo na obe telesá naraz za účelom ich vzájomného pohybu povedie k deformácii tuberkul, čo spôsobí elektromagnetické odpudzovanie molekúl, ktoré je základom statickej trecej sily.

Ak je fyzické úsilie vynaložené plynulo, až do určitého kritického momentu, statická trecia sila sa v absolútnej hodnote rovná sile, ktorou sa pokúšame pohnúť skriňou.

posuvná trecia sila

V momente, keď sa skriňa ešte pohne zo svojho miesta, sila pokojového trenia dosiahne svoju maximálnu hodnotu.

V tejto chvíli sú tuberkulózy zničené a v dôsledku toho začína skriňa šmykľavka.

Foto 1. Na zníženie sily klzného trenia sa používajú kolesá a iné zariadenia.

Vzniká nový typ trecej sily - posuvná trecia sila. Táto sila vzniká interakciou povrchov kĺzajúcich po sebe.

Táto sila sa prejavuje v momente fyzického pohybu (kĺzania) nôh skrine po podlahe alebo pri kĺzaní korčule hokejistu či korčuliara po povrchu.

Ak si preložíme, čo sa deje s „kopčekmi“, pri kĺzaní dochádza k prerušeniu väzieb medzi molekulami sústredenými v rôznych kopčekoch.

Keď sú predmety nehybné - to znamená, keď pôsobí statická trecia sila - takéto diskontinuity nevznikajú.

"Model kopcov" je podmienený. Je navrhnutý tak, aby prezentoval zložité veci jednoduchým jazykom.

Rovnaké procesy možno vysvetliť hlbšími vedeckými pojmami, ktorých porozumenie si bude vyžadovať špeciálne školenie čitateľa.

Najjednoduchšie fyzikálne zákony súvisiace so silou trenia

Odpoveď na otázku, aká je sila trenia, možno získať nielen štúdiom teoretických pozícií, ale aj riešením praktických problémov.

Na vyriešenie problémov súvisiacich s výpočtom hodnôt trecej sily potrebujeme nejaké vedecké fakty charakterizujúce treciu silu.

Napríklad vektor klznej trecej sily pôsobiacej na teleso zo strany klznej plochy smeruje vždy opačným smerom ako je smer vektora rýchlosti objektu.

Ak sa zmení smer rýchlosti, zmení sa aj smer klznej trecej sily. Závislosť trecej sily od rýchlosti je dôležitým rozlišovacím znakom tejto sily (ktorá napríklad nie je prítomná v sile gravitácie alebo sile pružnosti).

Najjednoduchší model suchého trenia je charakterizovaný pôsobením nasledujúcich zákonov:

. Posuvná trecia sila sa rovná maximálnej hodnote statickej trecej sily.

. Koeficient trenia nezávisí od plochy interagujúcich povrchov ani od rýchlosti vzájomne pôsobiacich objektov.

. Existuje priamo úmerný vzťah medzi reakčnou silou podpery a absolútnou hodnotou sily klzného trenia, vypočítanou podľa vzorca: f = µN.

Koeficient proporcionality sa nazýva µ Koeficient trenia.

Fyzici vypočítali koeficienty trenia pre desiatky tisíc párov materiálov.

napr. koeficient statického trenia pre dvojicu "guma - suchý asfalt" je 0,95 a koeficient klzného trenia pre rovnaký pár sa pohybuje od 0,5 do 0,8.

Zmenou vlastností interagujúcich objektov je možné ovplyvniť veľkosť trecej sily, ktorá vzniká pri ich interakcii.

Napríklad zlepšenie vonkajšieho tvaru pretekárskych áut alebo dezénu použitých pneumatík umožňuje zvýšiť ich rýchlosť znížením sily klzného trenia.

Definícia 1

Trecia sila je sila, ktorá vzniká v momente kontaktu dvoch telies a bráni ich vzájomnému pohybu.

Hlavným dôvodom, ktorý vyvoláva trenie, je drsnosť trecích povrchov a molekulárna interakcia týchto povrchov. Trecia sila závisí od materiálu stykových plôch a od sily ich vzájomného pritlačenia.

Pojem trecia sila

Na základe jednoduchých modelov trenia (na základe Coulombovho zákona) bude trecia sila považovaná za priamoúmernú stupňu normálnej reakcie kontaktných a trecích plôch. Ak uvažujeme ako celok, potom procesy trecej sily nemožno opísať iba jednoduchými modelmi klasickej mechaniky, čo sa vysvetľuje zložitosťou reakcií v zóne interakcie trecích telies.

Trecie sily, podobne ako elastické sily, majú elektromagnetickú povahu. Ich výskyt je možný vďaka interakcii medzi molekulami a atómami tiel, ktoré sú v kontakte.

Poznámka 1

Trecie sily sa líšia od elastických a gravitačných síl tým, že závisia nielen od konfigurácie telies (od ich vzájomnej polohy), ale aj od relatívnych rýchlostí ich vzájomného pôsobenia.

Druhy trecích síl

Za predpokladu, že existuje relatívny pohyb dvoch telies vo vzájomnom kontakte, trecie sily vznikajúce pri takomto procese sú rozdelené do nasledujúcich typov:

1. Klzné trenie (predstavuje silu vznikajúcu v dôsledku translačného pohybu jedného zo vzájomne pôsobiacich telies vzhľadom na druhé a pôsobiace na toto teleso v smere, ktorý bude opačný ako smer kĺzania).
2. Valivé trenie (predstavuje moment síl, ktoré môžu nastať v podmienkach procesu odvaľovania jedného z dvoch telies v kontakte s druhým).
3. Trenie v pokoji (považuje sa za silu, ktorá vzniká medzi dvoma interagujúcimi telesami, pričom sa stáva vážnou prekážkou vzniku relatívneho pohybu. Takáto sila je prekonaná, aby sa tieto dotýkajúce sa telesá dali do pohybu voči sebe navzájom. Tento typ trenie sa objavuje pri mikroposune (napríklad pri deformácii) kontaktných telies So zvyšujúcou sa námahou sa začne zvyšovať aj trecia sila.
4. Rotačné trenie (je moment sily, ktorý vzniká medzi kontaktnými telesami za podmienok rotácie jedného z nich voči druhému a nasmerovaného proti rotácii). Určuje sa podľa vzorca: $M=pN$, kde $N$ je normálový tlak, $p$ je koeficient spinového trenia, ktorý má rozmer dĺžky.

Experimentálne sa zistilo, že trecia sila je nezávislá od plochy povrchu, pozdĺž ktorej sú telesá v kontakte, a je úmerná normálnej tlakovej sile, ktorou bude jedno teleso pôsobiť na druhé.

Definícia 2

Konštantná hodnota predstavuje koeficient trenia, pričom závisí od povahy a stavu trecích plôch.

V určitých situáciách je trenie užitočné. Príklady môžu byť uvedené s nemožnosťou ľudskej chôdze (pri absencii trenia) a pohybom vozidiel. Súčasne môže mať trenie aj škodlivý účinok. To spôsobuje opotrebovanie kontaktných častí mechanizmov, dodatočnú spotrebu paliva pre vozidlá. Ako prostriedok proti tomu slúžia rôzne mazivá (vzduchové alebo tekuté vankúše). Ďalším efektívnym spôsobom je nahradiť posúvanie rolovaním.

Základné výpočtové vzorce na určenie trecej sily

Výpočtový vzorec pre klznú treciu silu bude vyzerať takto:

• $m$-koeficient proporcionality (klzné trenie),
• $P$ je vertikálna (normálna) tlaková sila.

Posuvná trecia sila je jednou zo síl ovládajúcich pohyb a jej vzorec je napísaný pomocou reakčnej sily podpery. Na základe fungovania tretieho Newtonovho zákona sú sily normálneho tlaku, ako aj reakcia podpery, rovnakej veľkosti a opačného smeru:

Pred určením trecej sily, ktorej vzorec bude napísaný takto: $F=mN$, sa určí reakčná sila.

Poznámka 2

Koeficient odporu pri kĺzavom procese sa zavádza experimentálne pre trecie povrchy, pričom bude závisieť od materiálu a kvality spracovania.

Maximálna sila statického trenia sa určuje podobne ako sila klzného trenia. To je dôležité pre riešenie problémov určenia sily jazdného odporu. Ako príklad možno uviesť knihu, ktorá sa pohybuje rukou pritlačenou na ňu. Posúvanie tejto knihy sa teda uskutoční pod vplyvom sily pokojového odporu medzi knihou a rukou. V tomto prípade bude veľkosť odporu závisieť od indikátora sily vertikálneho tlaku na knihu.

Zaujímavý bude fakt, že trecia sila je úmerná štvorcu zodpovedajúcej rýchlosti a jej vzorec sa začne meniť v závislosti od rýchlosti pohybu interagujúcich telies. Túto silu možno pripísať sile viskózneho odporu v kvapaline.

V závislosti od rýchlosti pohybu bude odporová sila určovať rýchlosť pohybu, tvar pohybujúceho sa telesa alebo viskozitu tekutiny. Pohyb v oleji a vode toho istého telesa je sprevádzaný odporom rôznej veľkosti. Pri nízkych rýchlostiach to vyzerá takto:

• $k$ – koeficient úmernosti v závislosti od lineárnych rozmerov telesa a vlastností média,
• $v$ je rýchlosť tela.