Friksjon er et fenomen som vi møter i hverdagen hele tiden. Det er umulig å avgjøre om friksjon er skadelig eller fordelaktig. Å ta selv et skritt på glatt is ser ut til å være en vanskelig oppgave; å gå på en ru asf altdekke er en fornøyelse. Bildeler uten smøring slites mye raskere.
Studien av friksjon, kunnskap om dens grunnleggende egenskaper gjør at en person kan bruke den.
Friksjonskraften i fysikk
Kraften som oppstår fra bevegelse eller forsøk på bevegelse av en kropp på overflaten av en annen, rettet mot bevegelsesretningen, påført kropper i bevegelse, kalles friksjonskraften. Friksjonskraftmodulen, hvis formel avhenger av mange parametere, varierer avhengig av typen motstand.
Følgende typer friksjon skilles:
• hvile;
• slip;
• rullende.
Ethvert forsøk på å flytte en tung gjenstand (skap, stein) fra stedet fører til spenningen i en persons styrke. Samtidig er det ikke alltid mulig å sette objektet i bevegelse. Friksjonen av hvile forstyrrer dette.
Hviletilstand
Beregningsformel for statisk friksjonskraftikke tillater oss å bestemme det nøyaktig nok. I kraft av Newtons tredje lov avhenger størrelsen av den statiske motstandskraften av den påførte kraften.
Når kraften øker, øker også friksjonskraften.
0 < Frest trouble < Fmax
Hvilefriksjon forhindrer at spiker som er slått inn i tre, faller ut; knapper sydd med tråd holdes godt på plass. Interessant nok er det motstanden av hvile som lar en person gå. Dessuten er den rettet i retning av menneskelig bevegelse, som motsier den generelle tilstanden.
Sklifenomen
Når den ytre kraften som beveger kroppen øker til verdien av den største statiske friksjonskraften, begynner den å bevege seg. Kraften av glidende friksjon vurderes i prosessen med å skyve en kropp over overflaten til en annen. Verdien avhenger av egenskapene til de samvirkende overflatene og kraften til den vertikale handlingen på overflaten.
Beregningsformel for kraften til glidefriksjon: F=ΜP, der Μ er proporsjonalitetskoeffisienten (glidefriksjon), P er kraften til vertik alt (norm alt) trykk.
En av drivkreftene er den glidende friksjonskraften, hvis formel er skrevet ved hjelp av reaksjonskraften til støtten. På grunn av oppfyllelsen av Newtons tredje lov, er kreftene til norm alt trykk og reaksjonen til støtten de samme i størrelse og motsatt retning: Р=N.
Før du finner friksjonskraften, hvis formel har en annen form (F=M N), bestem reaksjonskraften.
Glidemotstandskoeffisienten introduseres eksperimentelt for to gnideflater, avhenger av kvaliteten på behandlingen og materialet.
Bord. Verdien av motstandskoeffisienten for forskjellige overflater
| pp | Interaksjonsflater | Verdien av glidefriksjonskoeffisient |
| 1 | Stål+is | 0, 027 |
| 2 | eik+eik | 0, 54 |
| 3 | Skinn+støpejern | 0, 28 |
| 4 | Bronse+jern | 0, 19 |
| 5 | Bronse+støpejern | 0, 16 |
| 6 | Stål+stål | 0, 15 |
Den største kraften til statisk friksjon, hvis formel er skrevet ovenfor, kan bestemmes på samme måte som kraften til glidende friksjon.
Dette blir viktig når man løser problemer for å bestemme styrken på kjøremotstanden. For eksempel glir en bok, som beveges av en hånd presset ovenfra, under påvirkning av hvilemotstandskraften som oppstår mellom hånden og boken. Mengden motstand avhenger av verdien av den vertikale trykkkraften på boken.
Rullende fenomen
Overgangen til våre forfedre fra drag til stridsvogner anses som revolusjonerende. Oppfinnelsen av hjulet er menneskehetens største oppfinnelse. Rullefriksjonen som oppstår når et hjul beveger seg over en overflate er betydelig dårligere enn glidemotstanden.
Fremkomsten av rullende friksjonskrefter er assosiert med kreftene til norm alt hjultrykk på overflaten, har en natur som skiller den fra glidning. På grunn av lett deformasjon av hjulet oppstår forskjellige trykkkrefter i midten av det dannede området og langs kantene. Denne forskjellen i krefter bestemmer forekomsten av rullemotstand.
Beregningsformelen for rullefriksjonskraften tas vanligvis på samme måte som glideprosessen. Forskjellen sees bare i verdiene til luftmotstandskoeffisienten.
motstandens natur
Når ruheten til gnidningsflatene endres, endres også verdien av friksjonskraften. Ved høy forstørrelse ser to overflater i kontakt ut som ujevnheter med skarpe topper. Når de er lagt over hverandre, er det de utstikkende delene av kroppen som er i kontakt med hverandre. Det totale kontaktområdet er ubetydelig. Ved bevegelse eller forsøk på å flytte kropper skaper "toppene" motstand. Størrelsen på friksjonskraften avhenger ikke av arealet til kontaktflatene.
Det ser ut til at to perfekt glatte overflater absolutt ikke skal oppleve motstand. I praksis er friksjonskraften i dette tilfellet maksimal. Dette avviket forklares av arten av opprinnelsen til krefter. Dette er elektromagnetiske krefter som virker mellom atomene i vekselvirkende kropper.
Mekaniske prosesser som ikke er ledsaget av friksjon i naturen er umulige, fordi evnen til å "slå av"det er ingen elektrisk interaksjon mellom ladede legemer. Motstandskreftenes uavhengighet fra den gjensidige posisjonen til kroppene gjør at vi kan kalle dem ikke-potensiale.
Det er interessant at friksjonskraften, hvis formel endres avhengig av hastigheten til de samvirkende legemer, er proporsjonal med kvadratet av den tilsvarende hastigheten. Denne kraften inkluderer kraften til viskøs motstand i en væske.
Bevegelse i væske og gass
Bevegelsen av et fast legeme i en væske eller gass, væske nær en fast overflate, er ledsaget av viskøs motstand. Dens forekomst er assosiert med samspillet mellom flytende lag medført av et fast legeme i bevegelsesprosessen. Ulike laghastigheter er en kilde til viskøs friksjon. Det særegne ved dette fenomenet er fraværet av flytende statisk friksjon. Uavhengig av størrelsen på den ytre påvirkningen, begynner kroppen å bevege seg mens den er i væsken.
Avhengig av bevegelseshastigheten bestemmes motstandskraften av bevegelseshastigheten, formen på den bevegelige kroppen og viskositeten til væsken. Bevegelse i vann og olje fra samme kropp er ledsaget av motstand av ulik storhet.
For lave hastigheter: F=kv, hvor k er proporsjonalitetsfaktoren avhengig av kroppens lineære dimensjoner og mediets egenskaper, v er kroppens hastighet.
Væskens temperatur påvirker også friksjonen i den. I frostvær varmes bilen opp slik at oljen varmes opp (viskositeten avtar) og bidrar til å redusere ødeleggelsen av motordelene i kontakt.
Flytt hastighet opp
Betydende økning i kroppens hastighet kan føre til turbulente strømninger, mens motstanden øker dramatisk. Verdiene er: kvadratet på bevegelseshastigheten, mediets tetthet og kroppens overflate. Friksjonskraftformelen har en annen form:
F=kv2, der k er proporsjonalitetsfaktoren avhengig av kroppens form og mediets egenskaper, v er kroppens hastighet.
Hvis kroppen er strømlinjeformet, kan turbulensen reduseres. Kroppsformen til delfiner og hvaler er et perfekt eksempel på naturlovene som påvirker dyrenes hastighet.
Energy Approach
Å gjøre jobben med å bevege kroppen er hindret av motstanden fra omgivelsene. Når man bruker loven om energibevaring, sier de at endringen i mekanisk energi er lik arbeidet med friksjonskrefter.
Kraftarbeidet beregnes med formelen: A=Fscosα, der F er kraften kroppen beveger seg under en avstand s, α er vinkelen mellom kraftretningene og forskyvningen.
Det er klart at motstandskraften er motsatt av kroppens bevegelse, hvorav cosα=-1. Arbeidet til friksjonskraften, hvis formel er Atr=- Fs, verdien er negativ. I dette tilfellet omdannes mekanisk energi til intern energi (deformasjon, oppvarming).
