Enhver kontakt mellom to kropper resulterer i en friksjonskraft. I dette tilfellet spiller det ingen rolle i hvilken aggregert materietilstand kroppene er, om de beveger seg i forhold til hverandre eller er i ro. I denne artikkelen vil vi kort vurdere hvilke typer friksjon som finnes i naturen og teknologien.
Hvilefriksjon
For mange kan det være en merkelig tanke at kroppens friksjon eksisterer selv når de er i ro i forhold til hverandre. I tillegg er denne friksjonskraften den største kraften blant andre typer. Det manifesterer seg når vi prøver å flytte en gjenstand. Det kan være en trekloss, en stein eller til og med et hjul.
Årsaken til eksistensen av den statiske friksjonskraften er tilstedeværelsen av uregelmessigheter på kontaktflatene, som mekanisk samhandler med hverandre i henhold til peak-trough-prinsippet.
Den statiske friksjonskraften beregnes ved å bruke følgende formel:
Ft1=µtN
Her er N reaksjonen til støtten som overflaten virker på kroppen med langs normalen. Parameteren µt er friksjonskoeffisienten. Det kommer an påmaterialet til kontaktflatene, kvaliteten på behandlingen av disse overflatene, deres temperatur og noen andre faktorer.
Den skrevne formelen viser at den statiske friksjonskraften ikke er avhengig av kontaktområdet. Uttrykket for Ft1 lar deg beregne den såk alte maksimale kraften. I en rekke praktiske tilfeller er ikke Ft1 maksimum. Den er alltid like stor som den ytre kraften som søker å bringe kroppen ut av hvile.
Hvilefriksjon spiller en viktig rolle i livet. Takket være dette kan vi bevege oss på bakken, skyve fra den med fotsålene våre, uten å skli. Eventuelle kropper som er på fly som skråner mot horisonten, sklir ikke av dem på grunn av kraften Ft1.
Friksjon under glidning
En annen viktig type friksjon for en person viser seg når en kropp glir over overflaten til en annen. Denne friksjonen oppstår av samme fysiske årsak som den statiske friksjonen. Dessuten er styrken hans beregnet ved å bruke en lignende formel.
Ft2=µkN
Den eneste forskjellen med den forrige formelen er bruken av forskjellige koeffisienter for glidende friksjon µk. Koeffisientene µk er alltid mindre enn tilsvarende parametere for statisk friksjon for samme par gnideflater. I praksis kommer dette faktum til uttrykk som følger: en gradvis økning i den ytre kraften fører til en økning i verdien av Ft1 til den når sin maksimale verdi. Etter det hunfaller kraftig med flere titalls prosent til verdien Ft2 og holdes konstant under kroppens bevegelse.
Koeffisient µk avhenger av de samme faktorene som parameter µt for statisk friksjon. Kraften til glidefriksjonen Ft2 avhenger praktisk t alt ikke av kroppens bevegelseshastighet. Bare ved høye hastigheter blir det merkbart å avta.
Betydningen av glidende friksjon for menneskers liv kan sees i eksempler som ski eller skøyter. I disse tilfellene reduseres koeffisienten µk ved å modifisere gnideflatene. Tvert imot, strøing av veier med s alt og sand har som mål å øke verdiene til koeffisientene µk og µt.
Rullende friksjon
Dette er en av de viktige friksjonstypene for at moderne teknologi skal fungere. Det er tilstede under rotasjon av lagre og bevegelse av hjulene til kjøretøy. I motsetning til glide- og hvilefriksjon, skyldes rullefriksjon deformasjon av hjulet under bevegelse. Denne deformasjonen, som oppstår i det elastiske området, sprer energi som et resultat av hysterese, og manifesterer seg som en friksjonskraft under bevegelse.
Beregning av maksimal rullefriksjonskraft utføres i henhold til formelen:
Ft3=d/RN
Det vil si at kraften Ft3, som kreftene Ft1 og Ft2, er direkte proporsjonal med reaksjonen til bæreren. Det avhenger imidlertid også av hardheten til materialene i kontakt og hjulradius R. Verdiend kalles rullemotstandskoeffisienten. I motsetning til koeffisientene µk og µt, har d dimensjonen lengde.
Som regel viser det dimensjonsløse forholdet d/R seg å være 1-2 størrelsesordener mindre enn verdien µk. Dette betyr at bevegelsen av kropper ved hjelp av rulling er mye mer energisk gunstig enn ved hjelp av glidning. Det er grunnen til at rullefriksjon brukes i alle gnideflater på mekanismer og maskiner.
Friksjonsvinkel
Alle tre typer friksjonsmanifestasjoner beskrevet ovenfor er preget av en viss friksjonskraft Ft, som er direkte proporsjonal med N. Begge kreftene er rettet i rette vinkler i forhold til hverandre. Vinkelen som deres vektorsum danner med normalen til overflaten kalles friksjonsvinkelen. For å forstå betydningen av den, la oss bruke denne definisjonen og skrive den i matematisk form, vi får:
Ft=kN;
tg(θ)=Ft/N=k
Dermed er tangenten til friksjonsvinkelen θ lik friksjonskoeffisienten k for en gitt type kraft. Dette betyr at jo større vinkelen θ er, desto større blir selve friksjonskraften.
Friksjon i væsker og gasser
Når et fast legeme beveger seg i et gassformig eller flytende medium, kolliderer det konstant med partikler av dette mediet. Disse kollisjonene, ledsaget av tap av hastighet i det stive legemet, er årsaken til friksjon i flytende stoffer.
Denne typen friksjon er svært avhengig av hastighet. Så, ved relativt lave hastigheter, friksjonskraftenviser seg å være direkte proporsjonal med bevegelseshastigheten v, mens vi ved høye hastigheter snakker om proporsjonalitet v2.
Det er mange eksempler på denne friksjonen, fra bevegelser av båter og skip til flyvning av fly.
