Οποιαδήποτε κίνηση στη φύση και την τεχνολογία, που περιλαμβάνει την παρουσία φυσικής επαφής μεταξύ στερεών σωμάτων, συνοδεύεται από τριβή. Σε αυτό το άρθρο, θα δώσουμε παραδείγματα της δύναμης τριβής και θα δείξουμε σε ποιες περιπτώσεις παίζει χρήσιμο ρόλο και σε ποιες είναι ανεπιθύμητη.
Τι τύποι τριβής μεταξύ στερεών είναι
Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε μόνο παραδείγματα δυνάμεων τριβής που δρουν μεταξύ στερεών αντικειμένων που έχουν φυσική επαφή μεταξύ τους.
Ένας από τους σημαντικούς τύπους τριβής είναι η στατική τριβή. Με βάση το ίδιο το όνομα, μπορεί να υποτεθεί ότι εκδηλώνεται όταν ένα σώμα στηρίζεται στην επιφάνεια ενός άλλου. Όλοι γνωρίζουν ότι για να μετακινήσετε κάποιο βαρύ αντικείμενο από τη θέση του, είναι απαραίτητο να εφαρμόσετε κάποια εξωτερική δύναμη που κατευθύνεται κατά μήκος της επιφάνειας επαφής αυτού του αντικειμένου και της επιφάνειας στην οποία βρίσκεται. Αυτή η δύναμη αντισταθμίζεται από τη δύναμη στατικής τριβής. Δρα μεταξύ των επιφανειών επαφής των σωμάτων. Η τριβή ανάπαυσης προκύπτει λόγω της παρουσίας τραχύτητας στις επιφάνειες επαφής, ανεξάρτητα από το πώςδεν ήταν ομαλά.
Ο δεύτερος τύπος τριβής που θα εξετάσουμε είναι η τριβή ολίσθησης. Προκύπτει επίσης λόγω της αναφερόμενης τραχύτητας, όταν τα σώματα αρχίζουν να κινούνται μεταξύ τους ολισθαίνοντας. Η κατεύθυνση και το σημείο εφαρμογής της δύναμης τριβής ολίσθησης είναι ακριβώς τα ίδια με αυτά της στατικής τριβής. Η μόνη διαφορά μεταξύ αυτών των δυνάμεων είναι ότι η δύναμη ολίσθησης είναι πάντα μικρότερη από τη δύναμη ηρεμίας.
Ο τρίτος τύπος τριβής, που δεν παίζει λιγότερο ρόλο στην τεχνολογία από τους δύο πρώτους, είναι η τριβή κύλισης. Όπως λέει και το όνομά του, εμφανίζεται όταν ένα σώμα κυλά στην επιφάνεια ενός άλλου. Ο λόγος για την τριβή κύλισης έγκειται στην υστέρηση της παραμόρφωσης, η οποία οδηγεί στη «διασπορά» της κινητικής ενέργειας του κυλιόμενου σώματος. Σε ορισμένες πρακτικές περιπτώσεις, αυτή η δύναμη τριβής είναι 10-100 ή περισσότερες φορές μικρότερη από τους προηγούμενους τύπους τριβής που εξετάστηκαν.
Όλοι οι τύποι δυνάμεων τριβής είναι ευθέως ανάλογες με τη δύναμη αντίδρασης στήριξης με την οποία η τελευταία δρα στο εν λόγω σώμα.
Βλάβη και όφελος της στατικής δύναμης τριβής: παραδείγματα
Από όλους τους κατονομαζόμενους τύπους τριβής, ίσως, η στατική τριβή είναι η πιο «ακίνδυνη». Γεγονός είναι ότι στην πράξη παίζει σχεδόν πάντα χρήσιμο ρόλο. Το μόνο αρνητικό του σημείο είναι ότι είναι μεγαλύτερη από την τριβή ολίσθησης. Το τελευταίο γεγονός σημαίνει ότι για κάθε εκκίνηση κίνησης απαιτείται μεγάλη προσπάθεια. Για παράδειγμα, για να ξεκινήσετε να κάνετε σκι στο χιόνι, πρέπει πρώτα να τα «σκίσετε» κυριολεκτικά από την επιφάνεια του χιονιού.
Υπάρχουν πολλά παραδείγματαχρήση στατικής δύναμης τριβής. Ας τα απαριθμήσουμε:
- Καρφιά και βίδες που συγκρατούν σταθερά δύο συμπαγή σώματα από ξύλο, πλαστικό και μέταλλο μαζί εκτελούν τη λειτουργία τους μέσω της δράσης της εν λόγω δύναμης.
- Το να περπατάς ένα άτομο, να οδηγείς αυτοκίνητα στους δρόμους οφείλεται στο γεγονός ότι η στατική τριβή είναι μεγαλύτερη από την τριβή ολίσθησης. Διαφορετικά, θα ήταν δύσκολο για εμάς να μετακινηθούμε, άνθρωποι και οχήματα θα γλιστρούσαν σε ένα μέρος.
- Οποιαδήποτε σώματα στηρίζονται σε κεκλιμένες επιφάνειες οφείλονται στη δράση της στατικής τριβής. Αν δεν υπήρχε το τελευταίο, τότε θα ήταν αδύνατο να βάλεις χειρόφρενο σε αυτοκίνητο σε πλαγιά ή οποιοδήποτε οικιακό αντικείμενο σε τραπέζι που έχει μια μικρή κλίση προς τον ορίζοντα.
Η τριβή ολίσθησης και τα οφέλη της
Σε αντίθεση με τη στατική τριβή, η οποία παίζει κυρίως θετικό ρόλο στην ανθρώπινη ζωή, η τριβή ολίσθησης είναι συνήθως μια επιβλαβής δύναμη. Ωστόσο, μπορούν να δοθούν δύο παραδείγματα χρήσιμης δύναμης τριβής ολίσθησης:
- Δεδομένου ότι η τριβή ολίσθησης οδηγεί σε θέρμανση της επιφάνειας των αντικειμένων (ο φυσικός και ευκολότερος τρόπος μετατροπής της μηχανικής ενέργειας σε θερμότητα), αυτό το φαινόμενο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αύξηση της θερμοκρασίας των σωμάτων. Έτσι, στην αρχαιότητα, οι πρόγονοί μας έφτιαχναν φωτιά χρησιμοποιώντας τριβή ολίσθησης.
- Όταν ο οδηγός θέλει να σταματήσει το όχημα, πατάει το πεντάλ του φρένου. Σε αυτήν την περίπτωση, οι δίσκοι των φρένων γλιστρούν μέσα στο χείλος του τροχού και επιβραδύνουν την περιστροφή του.
Βλάβη τριβής ολίσθησης
Παραδείγματα της δράσης της τριβής ολίσθησης είναι η κίνηση ενός ντουλαπιού στο πάτωμα όταν θέλουμε να το αναδιατάξουμε σε ένα δωμάτιο, η ολίσθηση ενός σκιέρ και ενός σκέιτερ, η ολίσθηση των τροχών ενός αυτοκινήτου όταν είναι φραγμένοι ή κατά την οδήγηση σε ολισθηρό δρόμο, ολίσθηση μεταξύ των τριβόμενων τμημάτων των μηχανισμών διαφόρων μηχανημάτων.
Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, η τριβή ολίσθησης παίζει επιβλαβή ρόλο. Αυτά τα παραδείγματα της βλάβης της τριβής ολίσθησης οφείλονται στο γεγονός ότι εμποδίζει τη μηχανική κίνηση και «τρώει» μια ορισμένη ποσότητα κινητικής ενέργειας (σκι, πατίνια, κινούμενα μέρη μηχανών). Επιπλέον, η μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε θερμική ενέργεια οδηγεί σε θέρμανση των τριβόμενων μερών. Η αύξηση της θερμοκρασίας τους οδηγεί σε αλλαγή της μικροσκοπικής δομής, η οποία παραβιάζει τις ιδιότητες των υλικών. Τέλος, τα αναφερόμενα παραδείγματα της δύναμης τριβής ολίσθησης οδηγούν σε φθορά των επιφανειών τριβής, εμφάνιση ανεπιθύμητων αυλακώσεων σε αυτές και αραίωση.
Η τριβή κύλισης και η βλάβη και τα οφέλη της
Αν εξετάσουμε στη ρίζα το ερώτημα της χρησιμότητας της δύναμης τριβής κύλισης, αποδεικνύεται ότι δεν υπάρχει καθόλου. Πράγματι, η τριβή κύλισης αποτρέπει πάντα τη μηχανική περιστροφή, οδηγεί σε φθορά των εξαρτημάτων εργασίας και στην ανεπιθύμητη θέρμανση τους. Ωστόσο, το φαινόμενο της κύλισης χρησιμοποιείται ευρέως στη μηχανική (ρουλεμάν, τροχοί οχημάτων). Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η δύναμη τριβής κύλισης είναι πολύ μικρότερη από την παρόμοια δύναμη ολίσθησης, η οποία μειώνει την κλίμακα της κατά τάξεις μεγέθους.επιβλαβής επιρροή.
Αύξηση και μείωση των δυνάμεων τριβής
Όπως είδαμε παραπάνω στα παραδείγματα, οι στατικές δυνάμεις και οι δυνάμεις τριβής ολίσθησης είναι άλλοτε χρήσιμες και άλλοτε επιβλαβείς. Από αυτή την άποψη, η ανθρωπότητα χρησιμοποιεί εδώ και πολύ καιρό μεθόδους για να αλλάξει την κλίμακα της τριβής, τόσο προς την κατεύθυνση της αύξησης της αντίστοιχης δύναμης όσο και προς την κατεύθυνση της μείωσής της.
Εξαιρετικά παραδείγματα για το πώς να αυξήσετε τη δύναμη της τριβής είναι το ράντισμα με άμμο και αλάτι στον πάγο στους δρόμους. Ως αποτέλεσμα αυτών των ενεργειών, υπάρχει μια αύξηση στην τραχύτητα της επιφάνειας του πάγου και, ως αποτέλεσμα, μια αύξηση στις δυνάμεις της στατικής τριβής και της ολίσθησης.
Ένας άλλος τρόπος για να αυξήσετε τις εν λόγω δυνάμεις είναι η χρήση ειδικών επιφανειών. Εντυπωσιακό παράδειγμα είναι η επιφάνεια του χειμερινού ελαστικού ενός αυτοκινήτου, η οποία χαρακτηρίζεται από βαθύ πέλμα και παρουσία μεταλλικών ακίδων.
Κατά τη διάρκεια του σκι, καθώς και κατά την περιστροφή των ρουλεμάν διαφόρων μηχανισμών, η τριβή παίζει αρνητικό ρόλο. Για τη μείωσή του χρησιμοποιούνται ειδικά λιπαντικά, συνήθως με βάση λίπη (κερί, λιθόλη).
