A természetben és a technológiában minden olyan mozgás, amely a szilárd testek közötti fizikai érintkezéssel jár, súrlódással jár. Ebben a cikkben példákat adunk a súrlódási erőre, és megmutatjuk, mely esetekben játszik hasznos szerepet, és melyikben nem kívánatos.
Milyen típusú a szilárd testek közötti súrlódás
Ebben a cikkben csak a súrlódási erőkre vonatkozó példákat veszünk figyelembe, amelyek egymással fizikailag érintkező szilárd tárgyak között hatnak.
A súrlódás egyik fontos típusa a statikus súrlódás. Maga a név alapján feltételezhető, hogy akkor nyilvánul meg, amikor az egyik test egy másik felületén nyugszik. Mindenki tudja, hogy egy nehéz tárgy elmozdításához a helyéről valamilyen külső erőt kell kifejteni, amely ennek a tárgynak és annak a felületnek az érintkezési felületére irányul, amelyen áll. Ezt az erőt a statikus súrlódási erő ellensúlyozza. A testek érintkezési felületei között hat. A nyugalmi súrlódás az érintkező felületek érdessége miatt keletkezik, függetlenül attól, hogy hogyannem voltak simák.
A súrlódás második típusa, amelyet megvizsgálunk, a csúszósúrlódás. Az említett érdesség miatt is felmerül, amikor a testek egymáshoz képest csúszva kezdenek el mozogni. A csúszó súrlódási erő iránya és alkalmazási pontja pontosan ugyanaz, mint a statikus súrlódásnál. Az egyetlen különbség ezen erők között az, hogy a csúszóerő mindig kisebb, mint a nyugalmi erő.
A súrlódás harmadik típusa, amely nem kisebb szerepet játszik a technológiában, mint az első kettő, a gördülési súrlódás. Ahogy a neve is mondja, akkor jelenik meg, amikor az egyik test egy másik felületére gördül. A gördülési súrlódás oka a deformáció hiszterézisében rejlik, ami a gördülő test mozgási energiájának "eloszlásához" vezet. Számos gyakorlati esetben ez a súrlódási erő 10-100-szor vagy többször kisebb, mint az előző súrlódási típusok.
Minden típusú súrlódási erő egyenesen arányos azzal a támasztóerővel, amellyel az utóbbi hat a kérdéses testre.
A statikus súrlódási erő káros hatásai és előnyei: példák
A nevezett súrlódási típusok közül talán a statikus súrlódás a leg "ártalmatlanabb". Az a tény, hogy a gyakorlatban szinte mindig hasznos szerepet játszik. Egyetlen negatívuma, hogy nagyobb, mint a csúszósúrlódás. Ez utóbbi tény azt jelenti, hogy minden mozgás megkezdéséhez nagy erőfeszítést kell tenni. Például, ha havon szeretne síelni, először szó szerint "le kell tépnie" őket a hófelületről.
Sok példa vanstatikus súrlódási erő alkalmazása. Soroljuk fel őket:
- A két tömör fából, műanyagból és fémből készült testet szilárdan összefogó szögek és csavarok a kérdéses erő hatására teljesítik funkciójukat.
- Ember sétálása, autózás az utakon annak a ténynek köszönhető, hogy a statikus súrlódás nagyobb, mint a csúszósúrlódás. Ellenkező esetben nehezen tudnánk mozogni, az emberek és a járművek egy helyen csúsznának.
- A ferde felületeken felfekvő testek a statikus súrlódásnak köszönhetőek. Ha ez utóbbi nem létezne, akkor lehetetlen lenne kéziféket behúzni egy lejtőn lévő autóra, vagy bármilyen háztartási tárgyat az asztalra, amely enyhén dől a horizonthoz.
A csúszósúrlódás és előnyei
A statikus súrlódástól eltérően, amely főleg pozitív szerepet játszik az emberi életben, a csúszósúrlódás általában káros erő. A hasznos csúszósúrlódási erőre azonban két példát lehet adni:
- Mivel a csúszósúrlódás a tárgyak felületének felmelegedéséhez vezet (a mechanikai energia hővé alakításának természetes és legegyszerűbb módja), ez a hatás felhasználható a testek hőmérsékletének növelésére. Tehát az ókorban őseink csúszósúrlódással gyújtották a tüzet.
- Ha a vezető meg akarja állítani a járművet, lenyomja a fékpedált. Ebben az esetben a féktárcsák a keréktárcsán belül csúsznak, és lelassítják annak forgását.
Károsítja a csúszósúrlódást
Példák a csúszósúrlódásra: egy szekrény mozgása a padlón, amikor át akarjuk rendezni egy szobában, egy síelő és egy korcsolyázó csúszása, egy autó kerekeinek megcsúszása, ha blokkolva vannak vagy csúszós úton haladva különböző gépek mechanizmusainak súrlódó részei között megcsúszhat.
Ezekben az esetekben a csúszósúrlódás káros szerepet játszik. A csúszási súrlódás káros hatásai ezen példái abból adódnak, hogy megakadályozza a mechanikai mozgást, és bizonyos mennyiségű mozgási energiát "felvesz" (sílécek, korcsolyák, gépek mozgó részei). Ezenkívül a mechanikai energia hőenergiává alakítása a dörzsölő részek felmelegedéséhez vezet. Hőmérsékletük emelkedése a mikroszkopikus szerkezet megváltozásához vezet, ami sérti az anyagok tulajdonságait. Végül a csúszó súrlódási erő felsorolt példái a súrlódó felületek kopásához, nem kívánt barázdák megjelenéséhez és elvékonyodásához vezetnek.
Gördülési súrlódás és annak kárai és előnyei
Ha a gyökerénél megvizsgáljuk a gördülési súrlódási erő hasznosságának kérdését, kiderül, hogy az egyáltalán nem létezik. Valójában a gördülési súrlódás mindig megakadályozza a mechanikus elfordulást, a munkadarabok kopásához és nemkívánatos felmelegedéséhez vezet. Ennek ellenére a gördülési jelenséget széles körben használják a mérnöki iparban (csapágyak, járműkerekek). Ez azzal magyarázható, hogy a gördülési súrlódási erő sokkal kisebb, mint a hasonló csúszóerő, ami nagyságrendekkel csökkenti a léptékét.káros befolyás.
A súrlódási erők növelése és csökkentése
Amint a fenti példákban láttuk, a statikus és csúszó súrlódási erők néha hasznosak, néha pedig károsak. Ebben a tekintetben az emberiség régóta használ módszereket a súrlódás mértékének megváltoztatására, mind a megfelelő erő növelésének, mind pedig annak csökkenésének irányába.
A súrlódási erő növelésének nagyszerű példája az utak jegére való homok és só szórása. Ezen hatások következtében megnő a jégfelület egyenetlensége, és ennek következtében a statikus és csúszósúrlódási erők növekedése.
A kérdéses erők növelésének másik módja speciális felületek használata. Szembetűnő példa az autók téli gumiabroncsának felülete, amelyet mély futófelület és fémtüskék jellemeznek.
Síelés közben, valamint a különféle mechanizmusú csapágyak forgása során a súrlódás negatív szerepet játszik. Csökkentésére speciális, általában zsír alapú kenőanyagokat (viasz, litol) használnak.
