Cum să măriți frecarea

V-ați întrebat vreodată de ce vă încălziți mâinile când le frecați rapid sau de ce frecați două bețe Puteți să aprindeți un incendiu? Răspunsul este ambreiaj! Atunci când două suprafețe se freacă unul împotriva celuilalt, ele se opun reciproc la nivel microscopic. Această rezistență poate provoca eliberarea de energie sub formă de căldură, încălzirea mâinilor, aprinderea unui incendiu și așa mai departe. Cu cât frecare este mai mare, cu atât este mai mare energia eliberată, astfel știind cum să măriți frecarea dintre piesele în mișcare într-un sistem mecanic vă va permite să generați o mulțime de căldură!

conținut

Paşi
Metoda 1
Metoda 2
Sfaturi

paşi

Metoda 1

Creați o suprafață cu mai multă frecare

Creați un punct de contact mai mult "dur" sau adeziv. Când două materiale aluneca sau se freacă una de alta, trei lucruri se pot întâmpla: nișele mici, neregularități de suprafață și protuberanțele pot scontrarsi- una sau ambele suprafețe pot deforma ca răspuns la Movement în sfârșit, suprafețele atomilor pot interacționa cu fiecare le. Din punct de vedere practic, toate aceste trei efecte produc același rezultat: ele generează frecare. Alegeți suprafețe abrazive (cum ar fi șmirghel), se va deforma în cazul zdrobite (cum ar fi cauciucul), sau care au interacțiuni adezive cu alte suprafețe (cum ar fi clei, etc.) Este o metodă directă pentru creșterea frecării.

Manualele de inginerie și sursele similare pot fi instrumente excelente pentru alegerea celor mai bune materiale pentru a crea frecare. Cele mai multe materiale de construcție au coeficienții de frecare cunoscute - care măsoară cantitatea de frecare generată în contact cu alte suprafețe. Mai jos găsiți coeficienții dinamici de frecare pentru unele dintre cele mai frecvente materiale (un coeficient mai mare indică mai multă frecare:
Aluminiu pe aluminiu: 0,34
Lemn pe lemn: 0,129
Drum asfalt uscat: 0,6-0, 85
Asfalt umed pe cauciuc: 0,45-0,75
Gheață pe gheață: 0,01

Apăsați cele două suprafețe unul împotriva celuilalt cu mai multă forță. Un principiu fundamental al fizicii de bază este că frecarea unui obiect este proporțională cu forța normală (în sensul articolului nostru, este forța care presează spre obiect în raport cu care este alunecarea primul). Aceasta înseamnă că frecarea dintre două suprafețe poate fi mărită dacă suprafețele sunt presate unul cu celălalt mai puternic.

Dacă ați utilizat frâne cu disc (de exemplu, cu mașina sau cu bicicleta), ați respectat acest principiu în acțiune. În acest caz, apăsarea frânei împinge o serie de butoaie care generează frecarea pe discurile metalice atașate la roți. Cu cât frâna este apăsată mai puternic, cu atât este mai mare forța cu care butoanele sunt apăsate pe discuri și cu atât este mai mare fricțiunea generată. Acest lucru vă permite să opriți repede vehiculul, dar de asemenea provoacă o producție semnificativă de căldură, motiv pentru care multe frâne sunt de obicei foarte calde după frânarea intensă.

Dacă o suprafață se mișcă, opriți-o. Până acum, ne-am concentrat pe frecare dinamic - frecare care are loc între două obiecte sau suprafețe care se freacă una de cealaltă. De fapt, această fricțiune este diferită de asta static - fricțiunea care apare atunci când un obiect începe să se deplaseze pe altul. Practic, frecarea dintre două obiecte este mai mare atunci când încep să se miște. Când se mișcă deja, frecarea scade. Acesta este unul dintre motivele pentru care este mai greu să începeți să împingeți un obiect greu decât să îl mișcați.

Încercați acest experiment simplu pentru a observa diferența dintre frecare dinamică și statică: puneți un scaun sau o altă piesă de mobilier pe un etaj neted în casa dvs. (nu pe un covor). Asigurați-vă că piesa de mobilier nu are tampoane protectoare sau orice alt material pe fund, care poate facilita alunecarea pe pământ. Încercați să împingeți greu piesa de mobilier doar suficient pentru a face să se miște. Ar trebui să observați că de îndată ce începe să se miște, va deveni în curând mai ușor să-l împingi. Acest lucru se datorează faptului că frecare dinamică dintre dulap și podea este mai mică decât frecarea statică.

Elimină lubrifianții între cele două suprafețe. Lubrifianții cum ar fi uleiul, grăsimea, glicerina și așa mai departe pot reduce foarte mult frecarea dintre două obiecte sau suprafețe. Acest lucru se datorează faptului că frecarea dintre două solide este, de obicei, mult mai mare decât frecare dintre solide și lichidul care se află între ele. Pentru a mări frecarea, încercați să îndepărtați lubrifianții din ecuație și utilizați numai piese "uscat", fără lubrifiere, pentru a genera frecare.

Pentru a verifica efectul asupra frecarii lubrifiantilor, incercati acest experiment simplu: frecati-va mainile impreuna, ca si cum v-ati fi racit si doriti sa le incalziti. Ar trebui să observați imediat căldura cauzată de frecare. Apoi, răspândiți o cantitate abundentă de cremă pe mâini și încercați să faceți același lucru. Nu numai că va fi mult mai ușor să frecați mâinile împreună rapid, dar trebuie să observați și o producție de căldură mai scăzută.

Elimină roțile sau rulmenții pentru a crea frecare alunecoasă. Roțile, rulmenții și alte obiecte "rotative" urmați legile privind frecare rotativă. Această frecare este aproape întotdeauna mult mai mică decât frecare generată pur și simplu prin glisarea unui obiect echivalent de-a lungul unei suprafețe - acest lucru se întâmplă deoarece aceste obiecte tind să se rostogolească și să nu alunece. Pentru a mări fricțiunea într-un sistem mecanic, încercați să scoateți roțile, lagărele și toate piesele rotative.

Luați în considerare, de exemplu, diferența dintre tragerea unei greutăți mari pe teren pe un vagon, comparativ cu o greutate similară pe o sanie. Un vagon are roți, deci este mult mai ușor să trageți decât sania, care alunecă la sol, generând multă frecare.

Crește viscozitatea fluidului. Obiectele solide nu sunt singurele care creează frecare. Fluidele (lichide și gaze, cum ar fi apă și aer, respectiv) pot genera, de asemenea, frecare. Cantitatea de frecare generată de un fluid care curge pe un solid depinde de mulți factori. Una dintre cele mai ușor de controlat este vâscozitatea fluidului - adesea denumită "vâscozitatea" "densitate". În general, fluidele foarte vâscoase (acelea "dens". "gelatinos", etc.) generează mai multă frecare decât cele mai puțin vâscoase (care sunt "neted" și "lichide").

Luați în considerare, de exemplu, efortul necesar pentru a bea apă cu paie și pentru a bea miere. Este foarte ușor să sugeți apa, care nu este foarte vâscoasă. Cu miere este mult mai dificilă. Acest lucru se datorează faptului că viscozitatea ridicată a mierii creează multă frecare de-a lungul căii înguste a paietei.

Metoda 2

Creșteți rezistența dinamicii fluidelor

Creste zona expusa aerului. După cum sa menționat anterior, fluidele precum apa și aerul pot genera frecare atunci când se deplasează împotriva obiectelor solide. Forța de fricțiune pe care un obiect este supusă în timpul mișcării sale într-un fluid se numește rezistență dinamică fluidă (în unele cazuri această forță este denumită "rezistența la aer". "rezistența la apă", etc.). Una dintre proprietățile acestei rezistențe este aceea că obiectele cu o secțiune mai mare - adică, au un profil mai larg față de fluidul prin care se mișcă - suferă mai multă frecare. Fluidul poate împinge un spațiu mai mare, sporind frecarea asupra obiectului în mișcare.

De exemplu, să spunem că o piatră și o bucată de hârtie cântăresc atât un gram. Dacă lăsăm ambele în același timp, piatra se va termina direct pe pământ, în timp ce hârtia va flutura încet în jos. Acesta este principiul rezistenței dinamice a fluidului în acțiune - aerul împinge împotriva suprafeței mari și mari a foii, încetinind mișcarea acesteia mult mai mult decât o face cu piatra, care are o secțiune relativ mică.

Utilizați o formă cu un coeficient de rezistență fluid-dinamic mai mare. Deși secțiunea unui obiect este un bun indicator "general" din valoarea rezistenței dinamice a fluidului, de fapt, calculele pentru obținerea acestei forțe sunt puțin mai complexe. Diferite forme interacționează cu fluidele în moduri diferite în timpul mișcării - aceasta înseamnă că unele forme (de exemplu, un plan circular), poate suferi o rezistență mult mai mare în comparație cu alte (de exemplu bile), realizate cu aceeași cantitate de material. Se definește valoarea care se referă la forma și efectul rezistenței "coeficient de rezistență dinamică a fluidului" și este mai mare pentru formele care produc mai multă frecare.

Luați în considerare, de exemplu, aripa unui avion. Se definește forma tipică a aripii avioanelor aripa profil. Această formă, care este netedă, îngustă, rotunjită și subțire, traversează ușor aerul. Are un coeficient aerodinamic foarte redus - 0,45. Imaginați-vă, în schimb, dacă un avion avea aripi cu profile ascuțite, pătrate și prismatice. Aceste aripi ar genera mult mai multe frecare, pentru că nu se puteau mișca fără a oferi multă rezistență la aer. Prismele, de fapt, au un coeficient de tracțiune aerodinamic mult mai mare decât cel al profilului aripii - aproximativ 1,14.

Utilizați o linie corporală mai puțin aerodinamică. Datorită unui fenomen legat de coeficientul de rezistență aerodinamic, obiectele cu linii de flux mai mari și pătrată generează de obicei o rezistență mai mare decât alte obiecte. Aceste obiecte sunt făcute cu margini drepte și drepte și de obicei nu devin mai subțiri în spate. Obiectele, pe de altă parte, care au profiluri aerodinamice sunt înguste, au colțuri rotunjite și de obicei se micsorează în spate - ca și corpul unui pește.

Luați în considerare, de exemplu, profilul cu care sunt construite sedanele familiale de astăzi în comparație cu ceea ce a fost folosit cu decenii în urmă. În trecut, multe mașini aveau un profil pătrat și erau construite cu unghiuri ascuțite și în poziție verticală. Astăzi, majoritatea sedanelor sunt mult mai aerodinamice și au o mulțime de curbe blânde. Aceasta este o strategie deliberată - chiar reduce rezistența la suprafețe portante întâlnite de mașini, reducând volumul de muncă motorul trebuie să facă pentru a împinge masina (crescând astfel economia de combustibil).

Utilizați un material mai puțin permeabil. Unele tipuri de materiale sunt permeabile la fluide. Cu alte cuvinte, ele au găuri în care fluidele pot trece. Acest lucru reduce în mod eficient zona obiectului împotriva căruia fluidul poate împinge, reducând rezistența. Această proprietate este valabil și pentru găuri microscopice - în cazul în care găurile sunt suficient de mari pentru a trece o parte a fluidului prin obiect, rezistența va fi redusă. Acesta este motivul pentru care parașute, concepute pentru a crea o mulțime de rezistență și încetini viteza de cădere a persoanelor care le folosesc, sunt fabricate din tesatura de nailon puternic sau lumină de mătase și țesături non-respirabil.

Pentru un exemplu al acestei proprietăți în acțiune, considerați că puteți mișca mai repede o rachetă de ping pong dacă faceți găuri în ea. Orificiile permit aerului să treacă prin rafturi atunci când este deplasat, reducând foarte mult rezistența.

Mărește viteza obiectului. În cele din urmă, indiferent de forma obiectului sau de permeabilitatea acestuia, rezistența crește întotdeauna proporțional cu viteza. Cu cat obiectul este mai rapid, cu atat mai mult fluid trebuie sa treaca, cu cat rezistenta este mai mare. Obiectele care se deplasează cu viteze foarte mari pot fi supuse unor rezistențe foarte mari, prin urmare, trebuie să fie, de obicei, foarte aerodinamică sau nu suporta rezistență.

Luați în considerare, de exemplu, Lockheed SR-71 "mierlă", un plan spion experimentat construit în timpul războiului rece. Mierla, care ar putea zbura la viteze mai mari de 3,2, a suferit o rezistență aerodinamică extrem la aceste viteze, în ciuda designului optim - forțele erau atât de extreme încât fuzelaj de metal al avionului extins, datorită căldurii generate de frecare de aer în zbor.

Sfaturi

Nu uitați că o frecare extrem de ridicată poate provoca o mulțime de energie sub formă de căldură! De exemplu, evitați să atingeți frânele mașinii după ce le-ați folosit foarte mult.
Amintiți-vă că rezistențele foarte puternice pot provoca daune structurale unui obiect care se mișcă printr-un fluid. De exemplu, dacă puneți o placă de lemn în apă în timp ce vă aflați pe o barcă cu motor, există o șansă bună ca aceasta să se împartă.

Afișați mai multe ... (9)

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit