Aceasta este o fricțiune dăunătoare
Este frecarea utilă sau dăunătoare? Mulți, fără ezitare, răspund: "Desigur, este dăunător!" Și
la prima vedere, ei au dreptate. Într-adevăr, din cauza fricțiunii, mecanismele și mecanismele
mașinile, talpa încălțămintei și anvelopele auto sunt șterse, mișcarea este dificilă
încărcături diferite, este imposibil să creați o mașină de mișcare perpetuă și multe altele. dar
Imaginați-vă pentru o clipă că fricțiunea a dispărut. Apoi mașina în mișcare nu este
poate opri, și imobil, să se mute din loc. Pietonii vor cădea pe asfalt și nu vor putea să se ridice. Mai mult, ei vor brusc goale, deoarece firul în țesutul deținut de frecare. Tot mobilierul din camera va bate într-un colț (în conformitate cu panta podelei), farfurii și pahare alunece de pe masă, cuie și șuruburi pop din pereți, nici un lucru nu va fi capabil de a ridica, nu va fi capabil de a transforma pagina a revistei, și așa mai departe. D. și așa mai departe. n. O listă cu astfel de „groază“ poate continua pe termen nelimitat, dar suficient a fost spus să înțeleagă că fără frecare de viață de pe Pământ ar fi imposibilă.
Iată ce a declarat faimosul fizician elvețian, câștigătorul Premiului Nobel, Charles Guillaume (1861-1938): "Să ne imaginăm că fricțiunea poate fi eliminată complet. Apoi, nici un trup, fie că este vorba de dimensiunea unui bloc de piatră, fie ca un grăunte de nisip, nu se va mai ține niciodată unul pe altul: totul va aluneca și se va rostogoli până când va ajunge pe același nivel. Dacă nu ar exista frecare, Pământul ar reprezenta o minge fără nereguli, ca o minge de lichid. " La aceasta putem adăuga că nu se știe cum va merge dezvoltarea civilizației - după ce toți strămoșii noștri au tras focul prin frecare.
Ce este fricțiunea?
Când se deplasează un corp pe suprafața altui, există întotdeauna o forță care împiedică mișcarea. Se numește forța de frecare.
Frecarea este o consecință a mai multor cauze. Principalii dintre ei sunt doi. În primul rând, suprafețele corpurilor sunt întotdeauna inegale, iar crestăturile unei suprafețe se agață de rugozitatea celuilalt. Aceasta este așa numita fricțiune geometrică. În al doilea rând, corpurile de frecare sunt foarte apropiate una de cealaltă, iar interacțiunea lor este afectată de interacțiunea moleculelor (frecare moleculară).
Știința, care studiază fricțiunea, se numește tribologie (din cuvântul grecesc "tribos", ceea ce înseamnă frecare). Legile fricțiunii uscate (alunecare și rulare) au fost formulate în 1781 de către fizicianul francez restante S. O. Coulomb (1736-1806). Ei au fost determinați empiric. Coulombul a constatat că forța de frecare alunecătoare este direct proporțională cu forța presiunii normale N: F = kN. Coeficientul de proporționalitate k se numește coeficientul de frecare. Acesta poate fi definit după cum urmează. Pe planul înclinat, puneți corpul și, schimbând unghiul (Figura 1), realizați o mișcare uniformă a corpului de-a lungul planului înclinat. În acest caz, forța de frecare este egală cu forța motrice: F = Psin, iar forța normală de presiune N este egală cu valoarea Pcos. Din formula Coulomb rezultă că Psin = kP cos sau k = tg, adică coeficientul de frecare este tangenta unghiului la care corpul se aliniază de-a lungul planului înclinat la o viteză constantă.
Fig. 1. Pentru alunecarea uniformă
Fig. 3. Forța T necesară pentru a ridica greutatea încărcăturii P, se calculează cu formula T = coeficienți Euler ychislyaetsya Rekf frecare sunt determinate empiric și introduse în ghidajele.
Unele dintre acestea sunt indicate pe fila color. Considerând aceasta, trebuie să ne amintim că sunt date valorile medii ale coeficienților de frecare. Valoarea sa depinde nu numai de metoda de determinare a coeficientului de frecare, dar și de gradul de curățare a suprafețelor. În general, suprafețele de frecare sunt, de obicei, contaminate. Acestea sunt de obicei rugina, oxizi și alte incluziuni străine. Deoarece gradul de contaminare cu determinarea experimentală a coeficientului de frecare nu este exact cunoscut, atunci, strict vorbind, nu știm ce coeficient de frecare avem. Spuneți, coeficientul de coeficient de frecare al cuprului în cupru nu este de fapt un coeficient de frecare între două suprafețe de cupru, ci între unele contaminări pe cupru.
Coeficientul de frecare alunecare este o cantitate fără dimensiuni, dar coeficientul de frecare al laminării are o dimensiune a lungimii. Frecarea apare din cauza faptului că mișcarea roții câteva presat în drum, și el are tot timpul pentru a urca măgurii mic format în fața lui. Cu cât este mai mare suprafața.
drumurile, cu cât roata cade mai puțin în pământ, cu atât este mai mică proeminența din fața roții, pe care trebuie să o depășească, și deci, mai puțin, frecarea ruloului.
De aceea, toate cursele din masinile viteze record mondial echimoze și motociclete sunt efectuate pe lacurile de sare uscate, din care partea de jos are o duritate foarte ridicată.
Forța de frecare a laminării este determinată de formula F = kN / r, unde r este raza roții. Rezultă că coeficientul de frecare al laminării are o dimensiune a lungimii. De obicei se exprimă în centimetri. Un număr de coeficienți de frecare la rulare sunt de asemenea afișați pe fila de culoare.
Cum cele mai bune pentru a frana: rulare sau alunecare (așa-numita derapare când clema roți strâns?)? Răspunsul la această întrebare este dat de figura 2. Dacă alunecare de frână (skid), distanța de frânare va fi mai mare decât atunci când rulare (roata frânată, dar sunt rotite). Dar la început viteza coboară mai puternic. Prin urmare, atunci când există pericolul de coliziune, este necesară pentru a frâna derapeze cel mai bine împușcat într-un ritm mai lent, deoarece energia de impact este proporțională cu pătratul vitezei, în toate celelalte cazuri - de rulare de frână: iar distanța de frânare va fi mai scurtă, iar anvelopele uzura mai mica poveste de frecare ar fi incompletă dacă nu se referă la formula, numit după marele matematician și inginer, academician Petersburg Leonhard Euler (1707-1783).
Bineînțeles, ați văzut cum ei țin înapoi cursul navei care sa apropiat de dig. De la barca cu aburi până la dig, se aruncă o funie, la sfârșitul căreia se face o bucla largă. Omul în picioare pe doc, pus pe o buclă pe bolard, un marinar pe navă pune repede coarda intre bollards - mese de fier cu abur pe punte. Forța de frecare între cablu și bolarzi (care în acest caz se calculează conform formulei lui Euler) oprește mișcarea vasului.
Imaginați-vă că ridicați încărcătura cu o funie aruncată peste un bloc fix (Figura 3). Dacă nu a existat nici o frecare, prin ridicarea încărcăturii, ar fi necesar să se aplice o forță exactă egală cu greutatea încărcăturii. Dar, deoarece există o frecare între coardă și bloc, este necesar să se aplice forța, o forță mai mare de gravitație.
Forța T necesară pentru ridicarea unei sarcini de greutate P se calculează după formula lui Euler:
T = Pek. Aici e este baza logaritmilor naturali, k este coeficientul de frecare al alunecării și (p este unghiul de acoperire a blocului de către o frânghie, exprimat în radiani.
Calculele arată că în cazul în care vehiculul este tras cu o forță de 10 tone (100 kN), și de trei ori mai coarda înfășurat în jurul soclurilor, este de a menține nava la debarcader, suficientă pentru a aplica o forță de 15 kg (150 N). De obicei, marinare, plasând coarda de mai multe ori între opt bolarzi, pur și simplu apasă capătul liber al-l la picior pe punte.
Un astfel de efort mic este suficient pentru a opri o navă mare.
Între dulapul de ancorare și frânghia există o cantitate atât de mare de frecare încât, înainte de a fi făcute din lemn, chiar au luat foc. Prin urmare, în Rusia au fost numiți pietre. Că în timpul ancorării pietrei nu se aprinse, au turnat apă.
În romanul lui Jules Verne "Matias Sandor", puternicul Matifu este scos afară, care face multe fapte. Unul dintre ei este așa.
Pregătirea pentru lansarea unui trabakolo - un vas mic cu două piloni și vele trapezoidale. Tâmplarii au început să bată din sub pene de chile care dețin trabakolo pe traseul de evacuare. În acel moment un iaht a zburat în port. Tâmplari oprit de lucru pentru a permite barca să treacă locuri neperturbate trabakolo coborâre, dar dintr-o dată a alunecat pe calea de declanșare a apei. Coliziunea iahtului cu trabakolo părea inevitabilă.
"Dintr-o data un om iese din mulțimea de spectatori. El apucă cablul agățat în nasul trabacolo. Dar el încearcă în zadar, odihnindu-și picioarele, să țină cablu în mână.
În apropiere, un tun de ancorare a fost săpat în pământ. În clipeala unui ochi, o persoană necunoscută aruncă un cablu pe el, care începe să se relaxeze lent, iar omul curajos, cu riscul de a se lăsa sub el și de a fi zdrobit, îl îngrădește cu o putere superioară. Durata durează zece secunde. În cele din urmă, izbucnirea cablului. Dar aceste zece secunde au fost suficiente.
Trabakolo. Barca a trecut după pupa iahtului la o distanță de cel mult un picior.
Iahtul a fost salvat.
Iar o persoană necunoscută, căreia nimeni nu a avut timp să-l ajute - atât de neașteptat era actul său - nu era altul decât Matifu.
Jules Verne, aparent, nu era familiarizat cu formula lui Euler. În caz contrar, el ar înțelege că un episod cu un trabacolo nu poate depune mărturie despre puterea lui Matif. Dacă coarda a fost înfășurată de mai multe ori în jurul tunului de ancorare, atunci chiar și copilul ar putea ține trabakolo.
Fiecare dintre noi, cel puțin o dată pe zi, folosește formula lui Euler. Acest lucru se întâmplă când legăm cizme pe pantofi. La urma urmei, ce este un nod, nu o frânghie, înfășurat în altă parte a acelei funii? Iar puterea nodului este mai mare, cu atât mai mult coturile fac șirul în nod.
Hai să ne întoarcem acum la fila de culori care completează acest articol. Afișează diferiții coeficienți de frecare alunecătoare și de rulare. Inscripția "oțel / fontă" înseamnă: "coeficientul de frecare al oțelului pe fontă". Pentru ca materialele de alunecare prin frecare să poată fi schimbate, valoarea coeficientului nu se va schimba. Dar pentru coeficientul de frecare la rulare nu este așa.
De exemplu, o roată din oțel are o rezistență mai mare la rulare pe un copac decât invers. Și acest lucru este de înțeles. Roata din lemn nu este aproape apăsată în oțelul dur, deci rezistența la rulare în acest caz este de cinci ori mai mică decât atunci când roata oțelului se rostogolește pe podeaua din lemn. Având în vedere tab-ul, veți găsi multe alte informații pentru comparație și reflecție. Vă urez o călătorie plăcută.
Candidatul științelor fizice și matematice V. LISCHEVSKY.
Articole similare
-
Dacă fricțiunea este utilă, ea este întărită; dacă este dăunător - reduceți - imaginea 6696-45
-
Exemple atunci când frecarea este dăunătoare și când este utilă
Trimiteți-le prietenilor: