Tření je fenomén, se kterým se setkávámekaždodenní život neustále. Určete, zda je tření škodlivé nebo užitečné, je nemožné. Dokonce i krok na kluzkém ledu je těžká práce, na drsném povrchu asfaltu je procházka příjemná. Části vozidel bez maziva se opotřebovávají mnohem rychleji.
Síla tření ve fyzice
Síla, k níž dochází při pohybu nebo zkoušcepohyb jednoho těla podél povrchu druhého, směřující proti směru pohybu aplikovaného na pohyblivé tělesa, se nazývá síla tření. Modul třecí síly, jehož vzorec závisí na mnoha parametrech, se mění v závislosti na druhu odporu.
Jsou rozlišeny následující typy tření:
• odpočinek;
• sklouznutí;
• válcování.
Jakýkoli pokus o přesun těžkého předmětu z místa (skříň, kámen) vede k napětí lidských sil. Současně se daný předmět neustále uvede do pohybu. Tření v klidu to narušuje.
Stav odpočinku
Vypočítaný vzorec pro třecí sílu odpočinku nám neumožňuje přesně určit. Kvůli třetímu zákonu Newtonu závisí velikost síly odpočinku od aplikované síly.
0
Tření odpočinku neumožňuje nechtům proniknutým do stromuvypadnout; knoflíky sešité se závitem, pevně uchycené na místě. Je zajímavé, že je to odpor odpočinku, který umožňuje chodit. A je zaměřena v průběhu pohybu osoby, která je v rozporu s celkovým stavem věcí.
Slip phenomenon
S nárůstem vnější síly, která pohání tělo, až dohodnota největší třecí síly odpočinku vstoupí do pohybu. Posuvná třecí síla je zvažována v procesu klouzání jednoho tělesa přes povrch druhého. Jeho hodnota závisí na vlastnostech interakčních ploch a síle vertikálního působení na povrch.
Návrhová rovnice pro posuvnou třecí sílu je: F = μP, kde μ je koeficient proporcionality (kluzné tření), P je vertikální (normální) tlaková síla.
Před stanovením třecí síly, jejíž vzorec získá jinou formu (F = μN), určuje reakční sílu.
Koeficient odporu při posuvování se experimentálně zavádí pro dva třecí plochy, závisí na kvalitě jejich zpracování a materiálu.
Tabulka. Hodnota koeficientu odporu pro různé povrchy
| Ne | Interaktivní povrchy | Hodnota koeficientu kluzného tření |
1 | Ocel + led | 0,027 |
2 | Dub + dub | 0,54 |
3 | Kůže + litina | 0,28 |
4 | Bronz + železo | 0,19 |
5 | Bronz + litina | 0,16 |
6 | Ocel + oceli | 0,15 |
Největší třecí síla odpočinku, jejíž vzorec byl napsán výše, lze definovat stejným způsobem jako posuvná třecí síla.
Это становится важным при решении задач на stanovení síly tahu. Například kniha, která je poháněna rukama, tlačená shora, sklouzne pod působením odporu k odpočinku mezi ruku a knihu. Rozsah odporu závisí na hodnotě síly vertikálního tlaku na knihu.
Fenomén válcování
Přechod našich předků z vleků na vozypovažován za revolucionáře. Vynález kola je největším vynálezem lidstva. Valivé tření, ke kterému dochází, když se kolo pohybuje po povrchu, je výrazně nižší než velikost kluzu.
Výpočtový vzorec pro valivou třecí sílu se obvykle bere podobně jako v kluzném procesu. Rozdíl je vidět pouze v hodnotách koeficientu odporu.
Povaha odporu
Při změně drsnosti třecích plochmění se také hodnota třecí síly. Při vysokém zvětšení vypadají dva kontaktní povrchy jako hrboly s ostrými vrcholy. Při překrývání jsou přesně vyčnívající části těla ve vzájemném kontaktu. Celková plocha kontaktu je zanedbatelná. Při pohybu nebo pokusu o pohyb těla vytvářejí „vrcholy“ odpor. Velikost třecí síly nezávisí na ploše kontaktních povrchů.
Zdá se, že dva jsou dokonale hladképovrchy by neměly mít vůbec žádný odpor. V praxi je třecí síla v tomto případě maximální. Tento nesoulad je vysvětlen povahou vzniku sil. Jedná se o elektromagnetické síly působící mezi atomy interagujících těl.
Mechanické procesy nejsou doprovázenytření v přírodě je nemožné, protože neexistuje způsob, jak „vypnout“ elektrickou interakci nabitých těles. Nezávislost odporových sil na relativní poloze těl nám umožňuje nazývat je bez potenciálu.
Je zajímavé, že třecí síla, jejíž vzorecmění se v závislosti na rychlosti interagujících těl, úměrná druhé mocnině odpovídající rychlosti. Tato síla zahrnuje sílu viskózní rezistence v kapalině.
Pohyb kapaliny a plynu
Pohyb pevné látky v kapalině nebo plynu,tekutina v blízkosti pevného povrchu je doprovázena viskózním odporem. Jeho výskyt je spojen s interakcí vrstev tekutiny, odváděných pevnou látkou během pohybu. Různá rychlost vrstev je zdrojem viskózního tření. Charakteristickým rysem tohoto jevu je absence tekutého tření v klidu. Bez ohledu na velikost vnějšího dopadu se tělo začne pohybovat a být v kapalině.
Pro nízké rychlosti: F = kv, kde k je koeficient proporcionality, v závislosti na lineárních rozměrech těla a vlastnostech média, v je rychlost těla.
Teplota tekutiny také ovlivňuje tření v ní.V mrazivém počasí je vůz zahříván tak, že se zahřívá olej (jeho viskozita klesá) a pomáhá snižovat destrukci kontaktujících částí motoru.
Zvýšení rychlosti
Významné zvýšení rychlosti těla můžezpůsobují výskyt turbulentních toků, zatímco odpor se prudce zvyšuje. Hodnoty jsou: mocnina rychlosti pohybu, hustota média a povrchová plocha těla. Vzorec třecí síly má různou podobu:
F = kv2, kde k je koeficient proporcionality, v závislosti na tvaru těla a vlastnostech média, v je rychlost těla.
Tím, že se tělu získá proudový tvar, lze turbulenci redukovat. Tvar těla delfínů a velryb je skvělým příkladem přírodních zákonů, které ovlivňují rychlost zvířat.
Energetický přístup
Práce pohybujícího se těla je bráněna odolností vůči životnímu prostředí. Při použití zákona zachování energie se říká, že změna mechanické energie se rovná práci třecích sil.
Je zřejmé, že odporová síla je opačná k pohybu těla, odkud je cosα = -1. Práce třecí síly, jejíž vzorec má tvar Atr = - Fs, hodnota je záporná. V tomto případě je mechanická energie přeměněna na vnitřní (deformace, ohřev).
