Ešte v školských rokoch, v siedmom či ôsmomtriede sa každý človek zoznámi s novým pojmom dynamickej fyziky – trenia. Mnohí však po dozretí zabudnú, čo je trenie a ako táto sila funguje. Pokúsme sa pochopiť túto tému.
Vymedzenie pojmu
Trenie je jav, ktorý zahŕňanasledujúci význam: keď sa dve telesá dostanú do vzájomného kontaktu, v mieste ich kontaktu sa vytvorí špeciálna interakcia, ktorá bráni telesám pokračovať vo vzájomnom pohybe. Je zrejmé, že je možné vypočítať hodnotu interakcie týchto telies. Sila trenia kvantitatívne charakterizuje túto interakciu. Ak medzi pevnými telesami dochádza k treniu (napríklad interakcia knihy s policou alebo jablka so stolom), potom sa táto interakcia nazýva suché trenie.
Malo by byť zrejmé, že trenie je sila, ktorá máelektromagnetickej povahy. To znamená, že príčinou tejto sily je interakcia medzi časticami, ktoré tvoria toto alebo toto teleso.
Aké je trenie?
Vzhľadom na rôznorodosť existujúcich v našom sveteobjektov možno určiť, že každý z nich má svoju vlastnú štruktúru a má individuálne vlastnosti. To znamená, že interakcia medzi rôznymi položkami bude odlišná. Pre správne pochopenie podstaty a kompetentného riešenia mnohých problémov vo fyzike je obvyklé podmienečne oddeliť tri typy trenia. Pozrime sa teda na každý zvlášť:
- Prvé trenie je statické trenie, ku ktorému dochádza priabsencia relatívneho pohybu dvoch telies. Jeho príklady môžeme vidieť všade, pretože sila generovaná týmto trením udržuje predmety v rovnováhe. Napríklad tovar na pohyblivom dopravnom páse, klinec zarazený do steny alebo osoba stojaca na podlahe.
- Klzné trenie - toto je podmienečne druhé trenie.Hodnota kĺzania je definovaná nasledovne: keď na teleso v rovnováhe pôsobí sila, ktorá je väčšia ako statická trecia sila, začne pôsobiť kĺzavá trecia sila a teleso sa pohybuje.
- A nakoniec valivé trenievysvetlenie interakcie dvoch telies, jedného z nichktorý sa valí po povrchu iného. Rozdiel vo valivom a klznom trení je vysvetlený skutočnosťou, že pri akomkoľvek pohybe sa oblasti telesa posúvajú po dĺžke kontaktnej plochy a namiesto prerušených medzimolekulových väzieb sa vytvárajú nové. A v prípade, keď sa koleso odvaľuje bez skĺznutia, molekulárne väzby sa pri zdvíhaní častí kolesa rozbijú oveľa rýchlejšie ako pri kĺzaní. Ukazuje sa, že valivá trecia sila je menšia ako klzná sila.
Kde a ako sa dá použiť trenie?
Trenie je nepostrádateľným javom, bez ktorého smeby neboli schopní robiť základné veci: chodiť, sedieť alebo jednoducho držať predmety v rukách. Preto nepodceňujte dôležitosť trenia. Ako povedal francúzsky fyzik Guillaume: „Ak by neexistovalo trenie, naša Zem by bola bez jedinej drsnosti, bola by ako kvapka tekutiny.“
Možno najlepší príklad, ktorý je najpresnejšícharakterizuje trenie, je dielom kolesa. Už v staroveku sa zistilo, že sily valivého trenia sú oveľa menšie ako sily klzného trenia. Boli to nepopierateľné výhody valivého trenia, ktoré spôsobilo, že ľudia pri premiestňovaní ťažkých a objemných bremien ukladali polená alebo valce. Postupom času ľudia zdokonaľovali svoje vedomosti o úžasných vlastnostiach valivého trenia, pozorovali pohyb predmetov pod vplyvom trecích síl a nakoniec vynašli koleso! V modernom svete je nemožné si predstaviť život bez týchto nenahraditeľných častí, pretože kolesá sú druhým „motorom“ akejkoľvek dopravy!
Ako vypočítať hodnotu trecej sily?
Ako každá iná sila, aj sila trenia máceločíselné hodnoty. Aby bolo možné presne určiť, aká sila je potrebná na pohyb alebo iné druhy práce, je potrebné vypočítať statickú treciu silu. Inžinieri to zvyčajne robia, keď napríklad stavajú továrne alebo vymýšľajú nové zariadenia. Aj bežní školáci však čelia určitým úlohám, pri ktorých je potrebné vypočítať treciu silu. Na výpočet jej hodnoty teda stačí použiť jednoduchý vzorec: Ftrenie = K * N, kde k je koeficient trenia.Hodnota všetkých koeficientov vždy závisí od povrchu predmetu, na ktorom sa teleso pohybuje alebo interaguje. "N" v našom vzorci znamená reakčnú silu podpery na tele. Závisí predovšetkým od hmotnosti telesa, ktoré je v kontakte s nosnou plochou.
Vypočítajte hodnotu sily v úlohe
Predpokladajme, že teleso s hmotnosťou m = 3 kg je zapnutéhorizontálna doska. Koeficient trenia medzi drevenou doskou a korpusom je 0,3. Ako zistiť hodnotu trecej sily? Je to veľmi jednoduché, všetko, čo musíte urobiť, je zapojiť naše hodnoty do vzorca. Len treba počítať s tým, že N sa v tomto prípade rovná hmotnosti tela (podľa 3. Newtonovho zákona). Požadovaná sila je teda (m * g) * k = (3 kg * 10 m / s2)* 0,3 = 9 H.
