Kako povećati trenje

Jeste li se ikad zapitali zašto se vaše ruke zagriju kad ih brzo trljate ili zašto trljanje dva štapića na kraju može zapaliti vatru? Odgovor je trenje! Kad se dvije površine trljaju jedna o drugu, one se prirodno opiru međusobnom kretanju na mikroskopskoj razini. Ovaj otpor može prouzročiti oslobađanje energije u obliku topline, zagrijavanje ruku, iskrenje vatre itd. Što je trenje veće, oslobađa se više energije, pa vam znanje kako povećati trenje između pokretnih dijelova u mehaničkom sustavu može potencijalno omogućiti stvaranje puno topline!

Koraci

Metoda jedan od 2: Stvaranje friktivnije površine

1. jedan Stvorite 'grublju' ili više ljepljivih dodirnih točaka. Kad dva materijala klize ili se trljaju jedan o drugi, mogu se dogoditi tri stvari: mali kutovi, neravnine i nepravilnosti na površinama mogu se uhvatiti jedno za drugo; jedna ili obje površine mogu se deformirati kao odgovor na kretanje; i, konačno, atomi unutar svake površine mogu međusobno komunicirati. U praktične svrhe, sva tri navedena učinka čine isto: stvaraju trenje. Brušenje površina koje su abrazivne (poput brusnog papira), deformiraju se pritiskom (poput gume) ili imaju ljepljive interakcije s drugim površinama (poput ljepljivog ljepila itd.) Izravni je način za povećanje trenja.
   • Inženjerski udžbenici i slični resursi mogu biti izvrsni alati prilikom odabira materijala koji će se koristiti za stvaranje visokog trenja. Većina standardnih građevinskih materijala ima poznate 'koeficijente trenja' - to jest mjere koliko trenja stvaraju s drugim površinama. Koeficijenti trenja klizanja za samo nekoliko uobičajenih materijala navedeni su u nastavku (veći koeficijenti pokazuju veće trenje):
   • Aluminij na aluminiju: 0,34
   • Drvo na drvu: 0,129
   • Suhi beton na gumi: 0,6-0,85
   • Mokri beton na gumi: 0,45-0,75
   • Led na ledu: 0,01
2. 2 Snažnije pritisnite dvije površine. Jedno od temeljnih načela osnovne fizike je da je trenje koje objekt doživljava proporcionalno njegovoj normalnoj sili (u naše svrhe to je u osnovi sila kojom se pritišće u objekt po kojem klizi). To znači da se trenje između dviju površina može povećati ako se površine pritisnu jedna u drugu s većom silom.
   • Ako ste ikada koristili set disk kočnica (na primjer, na automobilu ili biciklu), primijetili ste ovaj princip na djelu. U ovom slučaju, pritiskanjem kočnica na automobilu potiskuje se set jastučića koji stvaraju trenje u metalne diskove pričvršćene na kotače. Što su kočnice jače pritisnute, jastučići se jače utiskuju u diskove i stvara se više trenja. To može brzo zaustaviti vozilo, ali može i osloboditi puno topline, zbog čega je niz kočnica obično prilično vruć nakon jakog kočenja. Na biciklu, kočione pločice pritiskaju metalni okvir gume kako bi se spriječilo njihovo okretanje.
3. 3 Zaustavite svako relativno kretanje. Odnosno, ako se jedna površina kreće u odnosu na drugu, zaustavite je. Do sada smo se usredotočili na kinetički (ili „klizno“) trenje - trenje koje nastaje između dvaju predmeta ili površina dok se trljaju jedan o drugi. Zapravo se ovo trenje razlikuje od statički trenje - trenje koje nastaje kad se jedan predmet počne kretati o drugi. U osnovi je trenje dvaju predmeta najveće pravo kad se počnu kretati jedan protiv drugog. Kad su već u pokretu, trenje se smanjuje. To je jedan od razloga zašto je teže početi gurati težak predmet, nego ga nastaviti micati.
   • Pokušajte s ovim jednostavnim eksperimentom kako biste uočili razliku između statičkog i kinetičkog trenja: postavite stolicu ili drugi komad namještaja na glatki pod u svojoj kući (ne tepih ili tepih). Pazite da namještaj na dnu nema zaštitne 'podloge za noge' ili bilo koji drugi materijal koji bi mogao olakšati klizanje po podu. Pokušajte gurnuti namještaj samo dovoljno jako da se počne kretati. Trebali biste primijetiti da čim se namještaj počne pomicati, odmah postaje malo lakše gurnuti. To je zato što je kinetičko trenje između namještaja i poda manje od statičkog trenja.
4. 4 Uklonite podmazivanje između dviju površina. Maziva poput ulja, masti, vazelina i tako dalje mogu uvelike smanjiti trenje između dva predmeta ili površine. To je zato što je trenje između dvije krutine općenito mnogo veće od trenja između tih krutina i tekućine između njih. Da biste povećali trenje, pokušajte ukloniti maziva iz jednadžbe, koristeći samo 'suhe', nepodmazane dijelove za stvaranje trenja.
   • Da biste vidjeli potencijal maziva za smanjenje trenja, isprobajte ovaj jednostavan eksperiment: Protrljajte ruke zajedno kao da su hladne i želite ih zagrijati. Trebali biste odmah primijetiti kako se zagrijavaju od trenja. Zatim stavite priličnu količinu losiona na dlanove i pokušajte istu stvar. Ne samo da bi trebalo biti lakše brzo trljati ruke jedna o drugu, već biste trebali primijetiti i mnogo manje vrućine.
5. 5 Uklonite kotače ili ležajeve da biste stvorili trenje klizanja. Kotači, ležajevi i drugi 'kotrljajući' predmeti doživljavaju posebnu vrstu trenja koja se naziva kotačko trenje. Ovo trenje je gotovo uvijek mnogo manje od trenja koje nastaje jednostavnim klizanjem ekvivalentnog predmeta po tlu. - Zbog toga se ovi predmeti teže kotrljati, a ne kliziti po zemlji. Da biste povećali trenje u mehaničkom sustavu, pokušajte ukloniti kotače, ležajeve itd. Tako da se dijelovi trljaju jedan o drugi, a ne kotrljaju jedan o drugi.
   • Primjerice, uzmite u obzir razliku između vuče teške tezine po zemlji u vagonu u odnosu na povlačenje slične tezine u saonicama. Vagon ima kotače, pa ga je lakše vući nego saonice koje se vuku o tlo, stvarajući pritom puno trenja pri klizanju.
6. 6 Povećajte viskoznost tekućine. Čvrsti predmeti nisu jedine stvari koje mogu stvoriti trenje. Tekućine (tekućine i plinovi poput vode i zraka) također mogu generirati trenje. Količina trenja koju tekućina stvara dok prolazi prema krutini ovisi o nekoliko čimbenika. Jedna od njih koju je najlakše kontrolirati je viskoznost tekućine - odnosno ono što se obično naziva njenom 'debljinom'. Općenito, visoko viskozne tekućine (one koje su 'guste', 'gnjecave' itd.) Stvaraju više trenja od tekućina koje su manje viskozne (one koje su 'glatke' i 'tekuće').
   • Na primjer, uzmite u obzir razliku u naporu koji biste mogli iskusiti kad pušete vodu kroz slamku u odnosu na puhanje meda kroz slamku. Voda, koja nije jako viskozna, vrlo je lako usisati i ispuhati iz slamke. S druge strane, med je malo teže prolaziti kroz slamku. To je zato što velika viskoznost meda stvara puno otpornog trenja dok se provlači kroz usku cijev poput slame.
   Oglas

Metoda 2 od 2: Povećavanje povlačenja tekućine

1. jedan Povećajte viskoznost tekućine. Medij kroz koji se objekt kreće djeluje na površine predmeta koji u cjelini čine silu trenja koja djeluje na objekt. Što je tekućina gušća (viskoznija), to će se sporije objekt pod djelovanjem određene sile kretati kroz tekućinu. Na primjer, mramor će brže padati kroz zrak nego vodu i brže kroz vodu od melase.
   • Viskoznost većine tekućina može se povećati snižavanjem temperature tekućine. Na primjer, mramor sporije pada kroz hladnu melasu od melase na sobnoj temperaturi.
2. 2 Povećajte površinu izloženu zraku. Kao što je gore spomenuto, tekućine poput vode i zraka mogu stvarati trenje dok se kreću prema čvrstim predmetima. Sila trenja koju predmet doživljava dok se kreće kroz tekućinu naziva se povlačenjem (to se ponekad naziva i 'otpor zraka', 'otpor vode' itd.) Jedno od svojstava vuče je da predmeti većih profila ili površine, do tekućine dok se kreću kroz nju - imaju veći otpor. Tekućina ima više ukupnog prostora za potiskivanje, povećavajući trenje o objektu dok se kreće kroz njega.
   • Na primjer, recimo da su kamenčić i list papira teški jedan gram. Ako istodobno ispustimo obje, kamenčić će pasti ravno na pod, dok će papir polako spustiti na tlo. To je glavno povlačenje u akciji - zrak se gura prema velikom, širokom licu papira, stvarajući vuču i uzrokujući da prolazi kroz zrak puno sporije od kamenčića koji ima relativno malu površinu presjeka.
3. 3 Koristite oblik s većim koeficijentom otpora. Iako je površina presjeka predmeta dobra Općenito naznaka kolika će biti njegova otpornost, zapravo su izračuni otpora nešto složeniji. Različiti oblici komuniciraju s tekućinama na različite načine dok prolaze kroz njih - to znači da neki oblici (na primjer, ravne ploče) mogu imati veći otpor od različitih oblika (na primjer, kuglica) izrađenih od iste količine materijala. Budući da se veličina koja mjeri relativnu količinu otpora koji oblik čini naziva 'koeficijentom povlačenja', za oblike s velikim povlačenjem kaže se da imaju velike koeficijente otpora.
   • Na primjer, razmotrite krilo aviona. Oblik tipičnog avionskog krila naziva se zračni profil . Ovaj oblik, koji je gladak, uski, zaobljen i gladak, lako prolazi kroz zrak. Ima vrlo nizak koeficijent otpora - 0,45. S druge strane, zamislite da li je zrakoplov imao oštra, kutasta krila u obliku prizme. Ta bi krila stvorila puno više trenja jer ne bi prošla bez velikog otpora. Zapravo, prizme imaju veći koeficijent otpora od aeroprofila - oko 1,14.
   • Objekti s većim, bokserskim 'tijekovima tijela' uglavnom generiraju više otpora od ostalih objekata. S druge strane, objekti s pojednostavljenim tijelima tijela uski su, imaju zaobljene rubove i obično se sužavaju prema stražnjoj strani predmeta - poput tijela ribe.
4. 4 Koristite manje propusni materijal. Neke vrste materijala propusne su za tekućine. Drugim riječima, u sebi imaju rupe kroz koje tekućina može proći. To učinkovito smanjuje površinu predmeta na koju je tekućina sposobna pritisnuti, smanjujući silu vuče. Ovo svojstvo vrijedi čak i ako su rupe mikroskopske - sve dok su rupe dovoljno velike da propuštaju dio tekućine kroz objekt, povlačenje će se smanjivati. Zbog toga su padobrani koji su dizajnirani da stvore puno otpora kako bi usporili brzinu pada korisnika izrađeni od jake, lagane svile ili najlona, ​​a ne od filtera od gaze ili kave.
   • Za primjer ovog svojstva na djelu uzmite u obzir činjenicu da se veslo za ping pong može brže zamahnuti ako se u njemu izbuši nekoliko rupa. Rupe propuštaju zrak dok se zakreće veslom, uvelike smanjujući otpor i omogućujući brže kretanje vesla.
5. 5 Povećajte brzinu predmeta. Konačno, bez obzira na oblik predmeta ili na propusnost materijala od kojeg je izrađen, vuča koju stvara uvijek će se povećavati kako ide brže. Što objekt brže ide, to se više tekućine mora proći, a samim time i veći otpor doživljava. Objekti koji se kreću vrlo velikom brzinom mogu iskusiti vrlo veliko trenje uslijed otpora, pa ti objekti obično moraju biti vrlo usmjereni ili će se raspasti pod silom vuče.
   • Na primjer, uzmimo u obzir Lockheed SR-71 'Blackbird', eksperimentalni špijunski zrakoplov izgrađen tijekom hladnog rata. Crni ptica, koja je mogla letjeti brzinama većim od 3,2 maha, iskusila je ekstremne sile vuče pri tim velikim brzinama, usprkos svom pojednostavljenom dizajnu - zapravo toliko ekstremnom da bi se metalni trup aviona zapravo proširio od topline koju generira trenje zraka usred leta.
   Oglas

Pitanja i odgovori zajednice

• Pitanje Postoji li materijal koji ima veće trenje od ostalih?Bess Ruff, MA
  Znanstvenica za okoliš Bess Ruff studentica je geografije na Državnom sveučilištu Florida. Magistrirala je znanost o okolišu i upravljanje na Sveučilištu u Kaliforniji u Santa Barbari 2016. Provela je istraživačke radove na projektima prostornog planiranja mora na Karibima i pružala je istraživačku potporu kao diplomirani suradnik za Održivu ribarstvo.Bess Ruff, MAOdgovor stručnjaka za zaštitu okoliša Dobar način da bolje shvatite koji materijali imaju veće trenje od ostalih jest pregledavanje tablice koja sadrži koeficijente trenja za uobičajene materijale. Možete se sjetiti dva materijala i na Internetu potražiti njihove koeficijente trenja kako biste vidjeli koji ima veći potencijal trenja.
• Pitanje Kako brzina povećava trenje? Što objekt brže ide, mora se proći kroz više materije (plina ili tekućine), a time i veći otpor.
• Pitanje Koje su tri metode povećanja trenja? Tri metode povećanja trenja su: 1.) Primjenom veće sile na objekt, 2.) Povećanjem mase predmeta koji uzrokuje trenje i 3.) Stvaranjem grublje dodirne točke.
• Pitanje Što povećava trenje? Više zrna na površini obično povećava trenje. Zbog toga ljudi vode računa da čamci i avioni budu što glatkiji.
• Pitanje Kako mogu smanjiti sile trenja? Poliranjem i / ili uporabom maziva /
• Pitanje Koje su dvije površine koje bi povećale trenje? Brusni papir i grubi kamen povećali bi trenje. Općenito je više trenja kada je površina hrapava, a ne glatka.
• Pitanje Kako mogu povećati količinu sile koja se koristi? Jonathan Ogutu Da biste povećali količinu sile koja se koristi, jednostavno povećajte količinu pritiska koji primjenjujete u interakciji s tijelom.
• Pitanje Što je 'frikciono?' Nema ga u rječniku. Michael Wang Frictive, prema Wiktionary-u, znači 'Od, koji se odnosi ili je uzrokovan trenjem.'
• Pitanje Povećava li trenje glatki, polirani pod? Ne, neće, ali pomoći će smanjiti trenje, tako da hrapava površina bude glatka. Grube površine povećavaju trenje, dok ga glatke površine smanjuju.
• Pitanje Koje su metode za smanjenje trenja? Da biste smanjili trenje, površinu možete učiniti glatkijom, predmete učiniti jednostavnijim ili smanjiti sile koje djeluju na površine.