A súrlódás az az erő, amely ellenzi egy tárgy mozgását. A mozgó tárgy megállításához az erőnek a mozgás irányával ellentétes irányban kell hatnia. Például, ha meglök egy földön fekvő labdát, az elmozdul. A lökés ereje egy másik helyre mozgatja. Fokozatosan a labda lelassul és megáll. Azt az erőt, amely ellentétes egy tárgy mozgásával, súrlódásnak nevezzük. A természetben és a technológiában nagyon sok példa van ennek az erőnek az alkalmazására.
Súrlódási típusok
Különböző típusú súrlódás létezik:
A jégen áthaladó korcsolyapenge a csúszás egyik példája. Ahogy a korcsolyázó a jégpályán mozog, a korcsolya alja érinti a padlót. A súrlódás forrása a penge felülete és a jég érintkezése. Egy tárgy súlya és a felület típusa határozza meg, amelyen mozoga két tárgy közötti csúszás (súrlódás) mértéke. Egy nehéz tárgy nagyobb nyomást gyakorol arra a felületre, amelyen átcsúszik, így nagyobb lesz a csúszási súrlódás. Mivel a súrlódás az objektumok felületei közötti vonzó erőkből adódik, a súrlódás mértéke a két kölcsönhatásban lévő tárgy anyagától függ. Próbáljon meg korcsolyázni egy sima tavon, és sokkal könnyebb lesz, mint egy durva kavicsos úton
- Nyugalmi súrlódás (kohézió) - az az erő, amely 2 egymással érintkező test között fellép, és megakadályozza a mozgást. Például egy szekrény mozgatásához, szög beütéséhez vagy cipőfűző megkötéséhez le kell győznie a tapadási erőt. A természetben és a technológiában sok hasonló példa van a súrlódásra.
- Ha biciklizik, a kerék és az út közötti érintkezés a gördülési súrlódás példája. Amikor egy tárgy gördül a felületen, a gördülési súrlódás leküzdéséhez szükséges erő sokkal kisebb, mint a csúszás leküzdéséhez szükséges erő.
Kinetikus súrlódás
Amikor az asztalon tolta a könyvet, és az elmozdult egy bizonyos távolságot, a mozgó tárgyak súrlódását tapaszt alta. Ezt az erőt kinetikus súrlódási erőnek nevezik. Egy másik felületére hat, amikor két felület súrlódik egymáshoz, mert az egyik vagy mindkét felület mozog. Ha további könyveket tesz az első könyv tetejére, hogy növelje a normál erőt, a kinetikus súrlódási erő az lesznövelje.
A következő képlet létezik: Fsúrlódás=ΜFn. A kinetikus súrlódási erő egyenlő a kinetikus súrlódási együttható és a normálerő szorzatával. A két erő között lineáris kapcsolat van. A kinetikus súrlódási együttható a súrlódási erőt a normál erőhöz viszonyítja. Mivel ez egy erő, a mérési egység Newton.
Statikus súrlódás
Képzeld el, hogy egy kanapét próbálsz áttolni a padlón. Kis erővel megnyomod, de nem mozdul. A statikus súrlódási erő az erő hatására fejti ki hatását, megkísérelve egy álló tárgy elmozdulását. Ha nincs ilyen erő a tárgyra, akkor a statikus súrlódási erő nulla. Ha van egy erő, amely mozgást próbál előidézni, akkor a második a maximális értékére nő, mielőtt leküzdjük, és a mozgás megkezdődik.
Képlet ehhez a nézethez: Ffriction=ΜsFn. A statikus súrlódási erő kisebb vagy egyenlő, mint a Μ (s) statikus súrlódási tényező és az F (n) normálerő szorzata. A kanapépéldában a maximális statikus súrlódási erő kiegyenlíti a toló személy erejét, amíg a kanapé el nem kezd mozogni.
Súrlódási együtthatók mérése
Mi határozza meg a súrlódási erőt? A természetben és a technológiában bizonyos szerepet játszanak azok az anyagok, amelyekből a felületeket készítik. Képzelje el például, hogy sportcipő helyett zoknit viselve próbál kosarazni. Lehetjelentősen rontja a nyerési esélyeit. A cipő biztosítja a szükséges erőt a fékezéshez és a gyors irányváltáshoz, miközben a felszínen fut. Nagyobb a súrlódás a cipője és a kosárlabdapálya között, mint a zokni és a csiszolt fapadló között.
Különböző együtthatók mutatják, hogy milyen könnyen csúszik át az egyik objektum a másikon. Pontos méréseik meglehetősen érzékenyek a felületi viszonyokra, és kísérletileg határozzák meg. A nedves felületek egészen másképpen viselkednek, mint a szárazak.
Fizika: a súrlódási erő a természetben és a technológiában
Folyamatosan súrlódást tapasztal, és örülnie kell, hogy ez lehetséges. Ez az erő segít a helyükön tartani az álló tárgyakat, és az ember nem esik el járás közben. Mi a súrlódás? A természetben és a technikában minden lépésnél lehet példát találni. Lehet, hogy nem veszi észre, de már nagyon jól ismeri ezt az erőt. A mozgással ellentétes irányban fordul elő, és emiatt olyan erő, amely a tárgyak mozgását befolyásolja.
Amikor a dobozt a padlón át mozgatja, a súrlódás a dobozzal ellentétes irányban hat a dobozra. Ahogy lesétál a hegyről, a súrlódás a lefelé irányuló mozgás ellen hat. Ha benyomja a féket egy autóban, és egy ideig tovább mozog, a súrlódás a csúszási irányával ellentétes hatást fejt ki, ami végül segít teljesen megállítani a csúszást.
Amikor két tárgy egymásba "dörzsölődik", az erők beállnakvonzás a tárgyak molekulái között, ami súrlódást okoz. A természetben és a technológiában az anyag szinte bármely fázisa között előfordulhat - szilárd halmazállapotúak, folyadékok és gázok. Súrlódás lép fel két tárgy között, például egy doboz és egy padló között, de előfordulhat halak és a víz között is, amelyben úsznak, illetve a levegőbe hulló tárgyak között. A levegő okozta súrlódásnak külön neve van: légellenállás.
A súrlódás szerepe a természetben, a technológiában, az életben
A súrlódás az emberi tapasztalat szerves része. Tapadásra van szükségünk a járáshoz, álláshoz, munkához és lovagláshoz. Ugyanakkor energiára van szükségünk a mozgással szembeni ellenállás leküzdéséhez, így a túl nagy súrlódás többletenergiát igényel a munkavégzéshez, ami eredménytelenséget eredményez. A 21. században az emberiség a fosszilis tüzelőanyagok elégetése miatti energiahiány és a globális felmelegedés kettős kihívásával néz szembe. Így a súrlódás szabályozásának képessége a legfontosabb prioritássá vált a mai világban, azonban sokan még mindig nem ismerik a súrlódás alapvető természetét.
A természetben és a technológiában (fizika) tapasztalható súrlódás mindig is érdekes téma volt. Az erő eredetének intenzív tanulmányozása a 16. században kezdődött, Leonardo da Vinci úttörő munkája nyomán. A természetének megértése azonban lassú, amit hátráltat a pontos méréshez szükséges műszer hiánya. Coulomb tudós és mások zseniális kísérletei fontos információkkal szolgáltak a megértés alapjainak megalapozásához. Az 1800-as évek végétől és elejénAz 1900-as években megjelentek a gőzgépek, a mozdonyok, majd a repülőgépek. Az űrkutatás emellett megköveteli a súrlódás világos megértését és annak szabályozásának képességét.
Próbák és tévedések révén jelentős előrelépés történt a súrlódás természettechnológiában való alkalmazása és szabályozása terén a mindennapi életben. A 21. század elején a nanotechnológiák alkalmazásának köszönhetően a nanoméretű súrlódás új dimenziója jelent meg. Az atomi és molekuláris súrlódás emberi ismeretei gyorsan bővülnek. Napjainkban az energiahatékonyság és a megújuló energiatermelés azonnali figyelmet igényel, mivel a tudomány a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére törekszik. A súrlódás szabályozásának képessége a fenntartható technológiák keresésének fontos lépésévé válik. Ez az energiahatékonyság mutatója. Ha lehetséges csökkenteni a szükségtelen energiaveszteséget és növelni a jelenlegi energiahatékonyságot, ez időt ad az alternatív energiaforrások kifejlesztésére.
Példák az élet súrlódásaira
A súrlódás olyan erő, amely ellenálló. Valamilyen erő kifejtésével akadályozza egy másik tárgy mozgását. De honnan van ez az erő? Először is érdemes molekuláris szintről kezdeni a vizsgálatot. A mindennapi életben tapaszt alt súrlódást a felületi érdesség okozhatja. A tudósok sokáig ezt hitték megjelenésének fő okaként.
A természetben és a technológiában jelentkező súrlódások legegyszerűbb példái a következők:
- Séta közben a súrlódási erő aztérinti a talpat, lehetőséget ad a továbblépésre.
- A falnak támasztott létra nem esik le a padlóra.
- Cipőfűzőt kötözők.
- A súrlódási erő nélkül az autók nem csak emelkedőn, hanem sík úton sem közlekedhetnének.
- A természetben segít az állatoknak fára mászni.
Sok ilyen pont van, vannak olyan esetek is, amikor ez az erő éppen ellenkezőleg, beavatkozhat. Például a súrlódás csökkentése érdekében a halak speciális kenőanyagot kapnak, aminek, valamint az áramvonalas testformának köszönhetően simán tudnak mozogni a vízben.
