Το φαινόμενο της τριβής στην ανθρώπινη ζωή παίζει τόσο θετικό όσο και αρνητικό ρόλο. Αφενός, χωρίς την παρουσία του, η κίνηση θα ήταν αδύνατη, αφετέρου λόγω της τριβής προκύπτουν τεράστιες απώλειες ενέργειας και υλικών εργασίας. Στο άρθρο, θα εξετάσουμε από τη σκοπιά της φυσικής τι είναι η τριβή, καθώς και πώς να βρούμε τον συντελεστή τριβής.
Φαινόμενο τριβής
Η τριβή είναι ένα φαινόμενο επαφής που εμφανίζεται στη ζώνη επαφής μεταξύ διαφορετικών σωμάτων και το οποίο εξουδετερώνει οποιαδήποτε από τις αμοιβαίες κινήσεις τους.
Στη μηχανική της κίνησης των στερεών διακρίνονται τρεις τύποι τριβής:
- ενεργοποίηση σε ηρεμία;
- ενεργείτε ενώ γλιστράτε η μία πάνω από την άλλη;
- που προκαλείται από κυλιόμενα σώματα.
Η τριβή ηρεμίας εμφανίζεται όταν εφαρμόζουμε μια εξωτερική εφαπτομενική δύναμη σε μια επιφάνεια ενός σώματος για να τη μετακινήσουμε. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα τριβής ολίσθησης είναι η ολίσθηση των σκι στο χιόνι. Τέλος, τριβή κατά την κύλισηεκδηλώνεται όταν ο τροχός του οχήματος κυλά στο δρόμο.
Τύπος για τον προσδιορισμό της δύναμης της τριβής
Στη φυσική, οι αναφερόμενοι τύποι τριβής περιγράφονται με τον ίδιο τύπο κατά τον υπολογισμό των ενεργών δυνάμεων. Αυτός ο τύπος μοιάζει με αυτό:
Ft=μN.
Η δύναμη τριβής Ft είναι ίση με το γινόμενο του συντελεστή τριβής μ και της αντίδρασης στήριξης N. Όταν λαμβάνεται υπόψη ο αντίστοιχος τύπος τριβής, μόνο η τιμή του συντελεστή μ, που είναι μια αδιάστατη ποσότητα, αλλάζει.
Στην περίπτωση στατικών και ολισθαίνουσας τριβής, η τιμή του μ είναι περίπου τα δέκατα της μονάδας. Το μ εξαρτάται από τα υλικά που έρχονται σε επαφή, από την τραχύτητα της επιφάνειας τους και δεν εξαρτάται από την περιοχή επαφής ή την ταχύτητα ολίσθησης.
Για την τριβή κύλισης, ο συντελεστής μ (συνήθως συμβολίζεται CR) εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά ελαστικότητας του σώματος κύλισης, τη σκληρότητά του, την ακτίνα κύλισης και κάποια άλλα παράγοντες. Για τα περισσότερα υλικά, αυτός ο συντελεστής κύλισης είναι σε εκατοστά και χιλιοστά της μονάδας.
Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν την τιμή του μ, δεν υπάρχει σαφής μαθηματικός τύπος για τον υπολογισμό του. Απαντώντας στην ερώτηση πώς να βρείτε τον συντελεστή τριβής, θα πρέπει να πούμε ότι μετριέται πειραματικά.
Προσδιορισμός του συντελεστή μ
Σε αυτήν την παράγραφο, θα εξετάσουμε δύο τρόπους πρακτικού προσδιορισμού της τιμής του μ χρησιμοποιώντας το παράδειγμα τριβής ολίσθησης και ηρεμίας.
Ο πρώτος τρόπος για να απαντήσετε στην ερώτηση πώς να βρείτε τον συντελεστή τριβής,συνίσταται στην τοποθέτηση μιας ράβδου σε οριζόντιο επίπεδο, στην οποία είναι προσαρτημένη ένα δυναμόμετρο. Η μπάρα και το αεροπλάνο είναι κατασκευασμένα από το ζεύγος υλικών που ερευνήθηκε, για παράδειγμα, γυαλί και ξύλο. Μετακινώντας τη ράβδο ομοιόμορφα, κρατώντας το δυναμόμετρο, μπορείτε να προσδιορίσετε τη δύναμη ολίσθησης Ft. Γνωρίζοντας τη μάζα m της ράβδου, ο συντελεστής μ υπολογίζεται ως εξής:
µ=Ft / (mg).
Η δεύτερη μέθοδος είναι βολική για τον προσδιορισμό του μ για στατική τριβή. Για να γίνει αυτό, πρέπει να τοποθετήσετε μια ράβδο σε οριζόντιο επίπεδο. Στη συνέχεια, το ένα άκρο του αεροπλάνου πρέπει να ανυψωθεί αργά, γέρνοντάς το σε μια ορισμένη γωνία προς τον ορίζοντα. Σε μια ορισμένη γωνία θ, η μπάρα θα αρχίσει να γλιστράει από την επιφάνεια. Με τη μέτρηση αυτής της γωνίας, ο συντελεστής τριβής μ μπορεί να προσδιοριστεί από την εξίσωση:
µ=tg(θ).
Η μέτρηση μ για την τριβή κύλισης περιλαμβάνει τη χρήση μιας πιο εξελιγμένης διάταξης που ονομάζεται κεκλιμένο εκκρεμές. Ο υπολογισμός του μ σε αυτή την περίπτωση πραγματοποιείται με τη μελέτη των εξισώσεων της δυναμικής κίνησης.
