Vsebina

• Stopati
• Metoda 1 od 2: Ustvarjanje bolj hrapave površine
• Metoda 2 od 2: Povečajte odpornost v tekočini ali plinu
• Opozorila

Ste se kdaj vprašali, zakaj se vaše roke segrejejo, ko jih na hitro podrgnete ali zakaj lahko zares zakurite z drgnjenjem dveh palic? Odgovor je trenje! Ko se dve površini drgneta druga ob drugo, se na mikroskopski ravni izenačita med seboj. Ta upor bo ustvaril energijo v obliki toplote, ki jo lahko uporabite za ogrevanje rok, kurjenje ognja itd. Večje kot je trenje, več energije se bo sprostilo, zato vedite, kako povečati trenje med dvema gibljivima. deli mehaničnega sistema vam v bistvu dajo priložnost, da ustvarite veliko toplote!

Stopati

Metoda 1 od 2: Ustvarjanje bolj hrapave površine

1. Ustvarite bolj "grobe" ali lepljive kontaktne točke. Ko dva materiala zdrsneta ali se drgneta drug ob drugega, se lahko zgodijo tri stvari: majhni vogali, razpoke in nepravilnosti na površini se lahko ujamejo; ena ali obe površini se lahko deformirata kot odziv na gibanje; in sčasoma lahko atomi na kateri koli površini začnejo medsebojno vplivati. V praktične namene vsi trije počnejo isto: ustvarjajo trenje. Pobiranje površin, ki so abrazivne (na primer brusni papir), deformirane (kot guma) ali lepljive (kot je lepilo itd.), Je enostaven način za povečanje trenja.
   • Tehnični učbeniki in podobni viri so lahko v veliko pomoč pri izbiri materialov za povečanje trenja. Večina standardnih gradbenih materialov ima znani "koeficient trenja" - to je merilo, koliko trenja nastane skupaj z drugimi površinami. Spodaj so navedeni koeficienti trenja le za nekaj znanih materialov (višja vrednost pomeni večje trenje):
   • Aluminij na aluminij: 0,34
   • Les na lesu: 0,129
   • Suh beton na gumi: 0,6-0,85
   • Mokri beton na gumi: 0,45-0,75
   • Led na ledu: 0,01
2. Močneje potisnite obe površini. Osnovna definicija v fiziki pravi, da je trenje, na katerega je predmet izpostavljen, sorazmerno z normalno silo (za nas je ta sila enaka tisti, s katero predmet potiska proti drugemu). To pomeni, da se lahko trenje med dvema površinama poveča, če se površine potisnejo skupaj z večjo silo.
   • Če ste kdaj uporabljali zavorne diske (na primer tiste na avtomobilu ali kolesu), ste to načelo že videli. V tem primeru se s pritiskom na zavore potisne niz blokov, ki ustvarjajo trenje, proti kovinskim diskom, ki so pritrjeni na kolesa. Močneje ko pritisnete na zavore, močneje bodo bloki pritisnjeni na kolute in več trenja bo. To vam omogoča hitro zaustavitev vozila, sprošča pa tudi veliko toplote, zato so zavorni sistemi po močnem zaviranju pogosto zelo vroči.
3. Ustavite kakršno koli relativno gibanje. To pomeni, da če se ena površina premakne glede na drugo, jo ustavite. Do zdaj smo se osredotočili na dinamično (ali "drsno") trenje - trenje, ki nastane, ko se dva predmeta ali površina drgneta drug ob drugega. Dejansko se ta oblika trenja razlikuje od statična trenje - trenje, ki nastane, ko se predmet začne premikati ob drug predmet. V bistvu je trenje med dvema predmetoma največje, ko se začneta premikati drug proti drugemu. Ko so enkrat v gibanju, se trenje zmanjša. To je eden od razlogov, zakaj je težko spraviti težki predmet kot ga obdržati.
   • Če želite opaziti razliko med statičnim in dinamičnim trenjem, poskusite z naslednjim preprostim poskusom: Stol ali drug kos pohištva postavite na gladka tla v svojem domu (ne na preprogo ali preprogo). Poskrbite, da pohištvo na dnu nima nobenih zaščitnih "čepov" ali kakršnega koli drugega materiala, ki bo olajšal drsenje po tleh. Preizkusite pohištvo samo potisnite dovolj močno, da se začne premikati. Opaziti morate, da ko se pohištvo začne premikati, ga je takoj lažje potisniti. To je zato, ker je dinamično trenje med pohištvom in tlemi manjše od statičnega trenja.
4. Odstranite tekočine med površinami. Tekočine, kot so olje, maščobe, vazelin itd., Lahko znatno zmanjšajo trenje med predmeti in površinami. To je zato, ker je trenje med dvema trdnima snovema običajno veliko večje kot med trenjem med trdnimi snovmi in tekočino vmes. Za povečanje trenja lahko iz enačbe vzamete vse možne tekočine, pri čemer trenje povzročajo le "suhi" deli.
   • Poskusite z naslednjim preprostim poskusom, da dobite predstavo o tem, v kolikšni meri lahko tekočine zmanjšajo trenje: Roke si podrgnite, če so hladne in jih želite ogreti. Takoj bi lahko opazili, da se zaradi drgnjenja segrejejo. Nato na dlani položite lepo količino losjona in poskusite ponoviti enako. Ne samo, da bi si bilo lažje hitro drgniti roke, temveč boste opazili tudi, da se bodo manj segrele.
5. Odstranite kolesa ali nosilce, da ustvarite drsno trenje. Kolesa, nosilci in drugi "kotalni" predmeti doživljajo posebno vrsto trenja, imenovano kotalno trenje. To trenje je skoraj vedno manjše od trenja, ki nastane pri drsenju istega predmeta po tleh. - Zato se ti predmeti ponavadi kotalijo in ne drsijo po tleh. Če želite povečati trenje v mehanskem sistemu, lahko odstranite kolesa, nosilce itd., Tako da deli zdrsnejo drug proti drugemu in se ne kotalijo.
   • Upoštevajte na primer razliko med vlečenjem težke uteži po tleh v kočiji in enakovredne teže v kočiji. Vagon ima kolesa, zato ga je lažje vleči kot voz, ki se vleče po tleh, hkrati pa ustvarja veliko drsnih trenj.
6. Povečajte viskoznost. Trdni predmeti niso edine stvari, ki lahko povzročijo trenje. Tekoče snovi (tekočine in plini, kot sta voda oziroma zrak) lahko povzročijo tudi trenje. Količina trenja, ki jo ustvari tekočina, ko teče mimo trdne snovi, je odvisna od več dejavnikov. Enostavnejši za nadzor je viskoznost - to je tisto, kar običajno imenujemo "debelina". Na splošno tekočine z visoko viskoznostjo (tiste so "goste", "lepljive" itd.) Povzročajo več trenja kot tekočine, ki so manj viskozne (tiste so "gladke" in "tekoče").
   • Na primer, razmislite o razliki v naporu, ki ga boste morali narediti, ko pihate vodo skozi slamico, v primerjavi s pihanjem medu skozi slamico. Voda ni zelo viskozna in se bo skozi slamo zlahka premikala. Med je veliko težje pihati skozi slamico. To je zato, ker visoka viskoznost medu ustvarja veliko odpornosti in s tem trenja, ko ga pihamo skozi ozko cev, kot je slamica.

Metoda 2 od 2: Povečajte odpornost v tekočini ali plinu

1. Povečajte viskoznost tekočine. Medij, skozi katerega potuje predmet, deluje na predmet, ki kot celota poskuša preklicati silo trenja na predmet. Bolj ko je tekočina gostejša (in zato bolj viskozna), počasneje se bo predmet premikal skozi to tekočino pod vplivom dane sile. Na primer: marmor bo padel skozi zrak veliko hitreje kot skozi vodo in skozi vodo hitreje kot skozi sirup.
   • Viskoznost večine tekočin lahko povečamo z znižanjem temperature. Na primer: marmor pade počasneje skozi hladen sirup kot skozi sirup pri sobni temperaturi.
2. Povečajte površino, izpostavljeno zraku. Kot je navedeno zgoraj, lahko tekoče snovi, kot sta voda in zrak, ustvarijo trenje, ko tečejo čez trdne snovi. Torna sila, ki jo občuti predmet med premikanjem skozi tekočo snov, se imenuje odpornost (odvisno od medija se imenuje tudi "zračni upor", "vodoodpornost" itd.) Ena od lastnosti odpornosti je, da predmet z večjim prerezom - torej objekt z večjim profilom, ko se premika skozi tekočino - ima večjo odpornost. To daje tekočini večjo površino za potiskanje, kar poveča trenje na predmetu, ko se premika skozi njega.
   • Recimo, da sta kamenček in list papirja težka en gram. Če pustimo, da oba padeta hkrati, bo kamenček padel naravnost navzdol, medtem ko se bo list papirja počasi vrtinčil navzdol. Tu vidite zračni upor v delovanju - zrak potiska proti veliki, široki površini papirja, kar ustvarja odpornost in papir pada počasneje kot kamenček, ki ima razmeroma ozek prerez.
3. Izberite obliko z večjo odpornostjo. Čeprav je prerez predmeta dober splošno je pokazatelj velikosti upora, v resnici pa so izračuni uporov veliko bolj zapleteni. Različne oblike se v tekočinah, skozi katere prehajajo, obnašajo na različne načine - to pomeni, da so nekatere oblike (npr. Ravne plošče) bolj odporne kot druge (npr. Krogle) iz istega materiala. Ker se merilo za relativno velikost zračnega upora imenuje tudi "koeficient upora", pravijo, da imajo oblike z velikim zračnim uporom večji koeficient zračnega upora.
   • Razmislimo na primer o krilih letala. Oblika tipičnega krila letala se imenuje a zračni profil. Ta gladka, ozka in zaobljena oblika se enostavno premika po zraku. Koeficient upora je zelo nizek - 0,45. Po drugi strani pa si lahko predstavljate, da ima krilo ostre kote, je v obliki bloka ali je videti kot prizma. Ta krila ustvarjajo veliko več trenja, ker ustvarjajo veliko upora v letu. Prizme imajo tako večji koeficient zračnega upora kot profili kril - približno 1,14.
4. Predmet naj bo manj poenostavljen. Drug pojav, povezan z različnimi koeficienti zračnega upora različnih oblik, je, da predmeti z večjo, bolj kvadratno "obleko" praviloma ustvarijo več upora kot drugi predmeti. Ti predmeti so sestavljeni iz grobih, ravnih črt in se običajno ne zožijo nazaj. Po drugi strani pa so poenostavljeni predmeti pogosto bolj zaobljeni in se zožijo proti hrbtu - kot telo ribe.
   • Na primer, današnji način oblikovanja povprečnega družinskega avtomobila v primerjavi z enakim tipom pred desetletji. V preteklosti so bili avtomobili veliko bolj blokantni in so imeli veliko bolj ravne in pravokotne črte. Danes je večina družinskih avtomobilov veliko bolj racionaliziranih in v veliki meri mehko zaokroženih. To se naredi namenoma - poenostavljena oblika pomeni, da ima avto manj upora, kar zmanjša napor motorja za premikanje avtomobila (in zmanjša število prevoženih kilometrov).
5. Uporabite material, ki omogoča prehod manj zraka. Nekateri materiali omogočajo prehod tekočin in plinov. Z drugimi besedami, skozi luknjo lahko prehaja tekočina. To zagotavlja, da se površina predmeta, proti kateremu potiska tekočina, zmanjša, zato je odpornost manjša.Ta lastnost ostaja veljavna tudi, če so luknje mikroskopske - dokler so luknje dovolj velike, da omogočajo prehod tekočine / zraka, se bo upor zmanjšal. Zato so padala, namenjena ustvarjanju velikega zračnega upora in s tem zmanjšanju hitrosti padca nekoga ali česa, izdelana iz močne, lahke svile ali najlona in ne iz bombažnih ali kavnih filtrov.
   • Če želite navesti primer te lastnosti v akciji, pomislite, kaj se zgodi s palico za ping pong, ko vanj izvrtate nekaj lukenj. Nato je veliko lažje hitro premikati veslo. Luknje omogočajo prehod zraka med nihanjem vesla, kar močno zmanjša upor in omogoča, da se veslo premika hitreje.
6. Povečajte hitrost predmeta. Končno, ne glede na obliko predmeta ali kako prepustni material je izdelan, se bo odpor, s katerim se srečuje, vedno hitreje povečeval. Hitreje kot se objekt premika, več tekočine se bo moral premikati, kar posledično poveča upor. Predmeti, ki se premikajo z zelo velikimi hitrostmi, lahko zaradi velikega upora odstranijo zelo veliko trenje, zato bodo ti predmeti tam poenostavljeni ali pa bodo razpadli zaradi sile upora.
   • Razmislimo o Lockheed SR-71 "Blackbird", eksperimentalnem vohunskem letalu, zgrajenem med hladno vojno. Blackbird, ki je lahko letel s hitrostjo večjo od 3,2 maha, je kljub svoji poenostavljeni zasnovi naletel na izjemen upor teh visokih hitrosti - dovolj ekstremen, da se je kovinski trup letala razširil zaradi toplote, ki jo med trenjem iz zraka ustvarja trenje .

Opozorila

• Izredno veliko trenje lahko sprosti veliko energije v obliki toplote! Na primer, res se nočete dotakniti zavornih ploščic svojega avtomobila takoj, ko močno pritisnete na zavore!
• Velike sile, ki se sprostijo pri vlečenju skozi tekočino, lahko povzročijo strukturne poškodbe tega predmeta. Če na primer v križarjenje z gliserjem v vodo zataknete ravno stran tankega kosa vezanega lesa, je verjetno, da bo raztrgan.