Περιεχόμενο

• Βήματα
• Μέθοδος 1 από 2: Τρίψιμο επιφανειών σωμάτων
• Μέθοδος 2 από 2: Μετωπική αντίσταση
• Συμβουλές

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ γιατί τα χέρια σας ζεσταίνονται όταν τα τρίβετε μεταξύ τους ή γιατί μπορείτε να κάνετε φωτιά τρίβοντας δύο κομμάτια ξύλου; Η απάντηση είναι τριβή! Όταν δύο σώματα κινούνται μεταξύ τους, εμφανίζεται μια δύναμη τριβής που εμποδίζει μια τέτοια κίνηση.Η τριβή μπορεί να προκαλέσει την απελευθέρωση ενέργειας με τη μορφή θερμότητας, θέρμανσης χεριών, χτυπήματος φωτιάς και ούτω καθεξής. Όσο περισσότερες τριβές, τόσο περισσότερη ενέργεια απελευθερώνεται, οπότε αυξάνοντας την τριβή μεταξύ κινούμενων τμημάτων σε ένα μηχανικό σύστημα, θα έχετε πολλή θερμότητα!

Βήματα

Μέθοδος 1 από 2: Τρίψιμο επιφανειών σωμάτων

1. 1 Όταν δύο σώματα κινούνται μεταξύ τους, μπορεί να συμβούν οι ακόλουθες τρεις διαδικασίες: οι παρατυπίες στην επιφάνεια των σωμάτων παρεμβαίνουν στην κίνηση των σωμάτων μεταξύ τους. μία ή και οι δύο επιφάνειες των σωμάτων μπορεί να παραμορφωθούν ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας κίνησης. άτομα κάθε επιφάνειας μπορούν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Όλες αυτές οι διαδικασίες εμπλέκονται στην εμφάνιση τριβής. Επομένως, για να αυξηθεί η τριβή, επιλέξτε σώματα με λειαντική επιφάνεια (όπως γυαλόχαρτο), παραμορφώσιμη επιφάνεια (όπως καουτσούκ) ή επιφάνεια που έχει συγκολλητικές ιδιότητες (όπως κολλώδη).
   • Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την επιλογή υλικών για την αύξηση της τριβής, ανατρέξτε στα μαθήματα ή στους διαδικτυακούς πόρους. Για τα κοινά υλικά, μπορείτε να βρείτε τους συντελεστές τριβής τους (ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό της δύναμης που απαιτείται για να γλιστρήσει ή να μετακινήσει ένα υλικό πάνω από την επιφάνεια ενός άλλου). Οι συντελεστές τριβής ορισμένων υλικών παρατίθενται παρακάτω (όσο υψηλότερος είναι ο συντελεστής, τόσο μεγαλύτερη είναι η τριβή):
   • Αλουμίνιο σε αλουμίνιο: 0,34
   • Ξύλο σε ξύλο: 0,129
   • Ξηρό σκυρόδεμα πάνω από καουτσούκ: 0,6-0,85
   • Υγρό σκυρόδεμα σε καουτσούκ: 0,45-0,75
   • Πάγος στον πάγο: 0,01
2. 2 Πιέστε τα σώματα πιο κοντά το ένα στο άλλο για να αυξήσετε την τριβή, καθώς η δύναμη τριβής είναι ανάλογη με τη δύναμη που ασκείται στο σώμα τριβής (η δύναμη που κατευθύνεται κάθετα στη διεύθυνση κίνησης των σωμάτων μεταξύ τους).
   • Σκεφτείτε τα δισκόφρενα σε ένα αυτοκίνητο. Όσο περισσότερο πατάτε το πεντάλ φρένου, τόσο περισσότερο τα τακάκια πιέζονται στο χείλος του τροχού, τόσο αυξάνεται η τριβή και τόσο πιο γρήγορα σταματά το αυτοκίνητο. Όσο ισχυρότερη είναι η τριβή, τόσο περισσότερη θερμότητα απελευθερώνεται, οπότε όταν φρενάρουμε δυνατά, τα τακάκια φρενάρουν πολύ.
3. 3 Εάν ένα σώμα είναι σε κίνηση, σταματήστε το. Μέχρι στιγμής, έχουμε εξετάσει την τριβή ολίσθησης που συμβαίνει όταν τα σώματα κινούνται το ένα σχετικά με το άλλο. Η τριβή ολίσθησης είναι πολύ μικρότερη από τη στατική τριβή, δηλαδή τη δύναμη που πρέπει να ξεπεραστεί για να θέσει σε κίνηση δύο σώματα επαφής. Επομένως, είναι πιο δύσκολο να μετακινήσετε ένα βαρύ αντικείμενο παρά να το ελέγξετε όταν κινείται ήδη.
   • Κάντε ένα απλό πείραμα για να καταλάβετε τη διαφορά μεταξύ τριβής ολίσθησης και στατικής τριβής. Τοποθετήστε την καρέκλα σας σε ένα λείο δάπεδο (όχι χαλί). Βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν λάστιχα ή άλλα μαξιλάρια στα πόδια της καρέκλας για να αποφύγετε την ολίσθηση. Πιέστε την καρέκλα για να τη μετακινήσετε. Θα παρατηρήσετε ότι μόλις η καρέκλα είναι σε κίνηση, γίνεται πιο εύκολο για εσάς να την πιέσετε επειδή η τριβή ολίσθησης μεταξύ της καρέκλας και του δαπέδου είναι μικρότερη από την τριβή ανάπαυσης.
4. 4 Απαλλαγείτε από το γράσο ανάμεσα στις δύο επιφάνειες για να αυξήσετε την τριβή. Λιπαντικά (λάδια, βαζελίνη κ.λπ.) μειώνουν σημαντικά τη δύναμη τριβής μεταξύ τριβών, επειδή ο συντελεστής τριβής μεταξύ στερεών είναι πολύ υψηλότερος από τον συντελεστή τριβής μεταξύ στερεού και υγρού.
   • Κάντε ένα απλό πείραμα. Τρίψτε τα στεγνά χέρια μαζί και θα παρατηρήσετε ότι η θερμοκρασία τους έχει αυξηθεί (είναι πιο ζεστά). Βρέξτε τώρα τα χέρια σας και τρίψτε τα ξανά. Τώρα όχι μόνο είναι πιο εύκολο για εσάς να τρίψετε τα χέρια σας μεταξύ τους, αλλά και να ζεσταθούν λιγότερο (ή πιο αργά).
5. 5 Απαλλαγείτε από τα ρουλεμάν, τους τροχούς και άλλα κυλιόμενα σώματα για να απαλλαγείτε από την τριβή κύλισης και έχετε τριβή που είναι πολύ μεγαλύτερη από την πρώτη (επομένως η κύλιση ενός σώματος σε σχέση με ένα άλλο είναι ευκολότερη από το σπρώξιμο / τράβηγμα).
   • Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι βάζετε σώματα της ίδιας μάζας σε έλκηθρο και σε τροχοφόρο κάρο. Ένα κάρο με τροχούς είναι πολύ πιο εύκολο να κινηθεί (τριβή κύλισης) από ένα έλκηθρο (τριβή ολίσθησης).
6. 6 Αυξήστε το ιξώδες του ρευστού για να αυξήσετε τη δύναμη τριβής. Η τριβή συμβαίνει όχι μόνο όταν κινούνται στερεά, αλλά και σε υγρά και αέρια (νερό και αέρας, αντίστοιχα). Η τριβή μεταξύ ενός υγρού και ενός στερεού εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, για παράδειγμα, το ιξώδες του υγρού - όσο υψηλότερο είναι το ιξώδες του υγρού, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη τριβής.
   • Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι πίνετε νερό και μέλι μέσα από ένα καλαμάκι. Νερό με χαμηλό ιξώδες θα περάσει εύκολα από ένα καλαμάκι, αλλά το μέλι, το οποίο έχει υψηλό ιξώδες, δύσκολα θα περάσει από ένα καλαμάκι (αφού το μέλι τρίβεται περισσότερο στα τοιχώματα του καλαμάκι).

Μέθοδος 2 από 2: Μετωπική αντίσταση

1. 1 Αυξήστε την επιφάνεια του σώματός σας. Όπως σημειώθηκε παραπάνω, όταν τα στερεά κινούνται σε υγρά και αέρια, προκύπτει επίσης μια δύναμη τριβής. Η δύναμη που εμποδίζει την κίνηση σωμάτων σε υγρά και αέρια ονομάζεται μετωπική αντίσταση (μερικές φορές ονομάζεται αντίσταση αέρα ή αντοχή στο νερό). Η μετωπική αντίσταση είναι μεγαλύτερη με αύξηση της επιφάνειας του σώματος, η οποία κατευθύνεται κάθετα προς την κατεύθυνση κίνησης του σώματος μέσω υγρού ή αερίου.
   • Για παράδειγμα, πάρτε ένα σφαιρίδιο βάρους 1 g και ένα φύλλο χαρτιού του ίδιου βάρους και αφήστε τα ταυτόχρονα. Ο κόκκος θα πέσει αμέσως στο πάτωμα και το φύλλο χαρτιού θα βυθιστεί αργά. Εδώ η αρχή της αντίστασης είναι απλά ορατή - η επιφάνεια του χαρτιού είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή ενός pellet, επομένως η αντίσταση του αέρα είναι μεγαλύτερη και το χαρτί πέφτει πιο αργά στο πάτωμα.
2. 2 Χρησιμοποιήστε σχήμα σώματος με υψηλό συντελεστή οπισθέλκουσας. Από την επιφάνεια της επιφάνειας του σώματος που είναι κάθετη στην κίνηση, είναι δυνατόν να κριθεί για την μετωπική αντίσταση μόνο σε γενικούς όρους. Σώματα διαφορετικών σχημάτων αλληλεπιδρούν με υγρά και αέρια με διαφορετικούς τρόπους (όταν τα σώματα κινούνται μέσω αερίου ή υγρού). Για παράδειγμα, μια στρογγυλή επίπεδη πλάκα έχει μεγαλύτερη αντίσταση από μια στρογγυλή πλάκα σε σχήμα μπάλας. Η τιμή που χαρακτηρίζει την αντίσταση των σωμάτων διαφόρων σχημάτων ονομάζεται συντελεστής οπισθέλκουσας.
   • Για παράδειγμα, σκεφτείτε μια πτέρυγα αεροπλάνου. Το σχήμα μιας πτέρυγας αεροπλάνου ονομάζεται αεροτομή. Είναι ένα κομψό, στενό και στρογγυλεμένο σχήμα με χαμηλό συντελεστή οπισθέλκουσας (περίπου 0,45). Από την άλλη πλευρά, φανταστείτε ότι μια πτέρυγα αεροπλάνου έχει σχήμα τετράγωνου, ορθογώνιου πρίσματος. Για τέτοια φτερά, η αντίσταση θα ήταν τεράστια (αυτό είναι αλήθεια, αφού ο συντελεστής οπισθέλκουσας ενός τετραγωνικού ορθογώνιου πρίσματος είναι 1,14).
3. 3 Χρησιμοποιήστε λιγότερο εξορθολογισμένα σώματα. Κατά κανόνα, τα μεγάλα κυβικά σώματα έχουν μεγάλη αντίσταση. Τέτοια σώματα έχουν ορθογώνιες γωνίες και δεν κωνώνουν προς το τέλος. Από την άλλη πλευρά, τα βελτιωμένα σώματα έχουν στρογγυλεμένες άκρες και συνήθως κωνώνουν προς το τέλος.
   • Για παράδειγμα, συγκρίνετε ένα σύγχρονο αυτοκίνητο και ένα αυτοκίνητο που κατασκευάστηκε πριν από αρκετές δεκαετίες. Τα παλιά αυτοκίνητα ήταν τετράγωνα, ενώ τα σύγχρονα αυτοκίνητα έχουν πολλές ομαλές στροφές. Επομένως, τα σύγχρονα αυτοκίνητα έχουν λιγότερη αντίσταση και απαιτούν χαμηλότερη ισχύ κινητήρα (πράγμα που οδηγεί σε οικονομία καυσίμου).
4. 4 Χρησιμοποιήστε σώματα χωρίς οπές. Οποιαδήποτε διαμπερή τρύπα στο σώμα μειώνει την αντίσταση επιτρέποντας στον αέρα ή το νερό να ρέει μέσα από την τρύπα (οι οπές μειώνουν την επιφάνεια του σώματος κάθετα στην κίνηση). Όσο μεγαλύτερες είναι οι διαμπερές οπές, τόσο μικρότερη είναι η αντίσταση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα αλεξίπτωτα, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για να δημιουργούν μεγάλη έλξη (για να επιβραδύνουν την ταχύτητα της πτώσης), είναι κατασκευασμένα από ανθεκτικό, ελαφρύ μετάξι ή νάιλον και όχι γάζα.
   • Για παράδειγμα, μπορείτε να αυξήσετε την ταχύτητα του κουπιού σας πινγκ πονγκ, ανοίγοντας πολλές τρύπες στο κουπί (για να μειώσετε την επιφάνεια του κουπιού και να μειώσετε την αντίσταση).
5. 5 Αυξήστε την ταχύτητα του σώματος για να αυξήσετε την αντίσταση (αυτό ισχύει για σώματα οποιουδήποτε σχήματος και υλικού). Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα ενός αντικειμένου, τόσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος υγρού ή αερίου που πρέπει να περάσει και τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση. Τα σώματα που κινούνται σε πολύ υψηλές ταχύτητες αντιμετωπίζουν τεράστια αντίσταση, οπότε πρέπει να εξορθολογιστούν. αλλιώς, η δύναμη της αντίστασης θα τους καταστρέψει.
   • Για παράδειγμα, σκεφτείτε το Lockheed SR-71, ένα πειραματικό αναγνωριστικό αεροσκάφος που κατασκευάστηκε κατά τη διάρκεια του oldυχρού Πολέμου. Αυτό το αεροσκάφος μπορούσε να πετάξει με μεγάλη ταχύτητα Μ = 3,2 και, παρά το απλοποιημένο του σχήμα, γνώρισε τεράστια έλξη (τόσο μεγάλη που το μέταλλο από το οποίο έγινε η άτρακτος του αεροσκάφους διογκώθηκε όταν θερμάνθηκε λόγω τριβής).

Συμβουλές

• Θυμηθείτε ότι η τριβή απελευθερώνει πολλή ενέργεια με τη μορφή θερμότητας. Για παράδειγμα, μην αγγίζετε τα τακάκια του αυτοκινήτου αμέσως μετά το φρενάρισμα!
• Λάβετε υπόψη ότι οι δυνάμεις υψηλής αντίστασης μπορούν να οδηγήσουν στην καταστροφή ενός σώματος που κινείται σε ένα υγρό. Για παράδειγμα, εάν κατά τη διάρκεια ενός ταξιδιού με βάρκα βάλετε ένα κομμάτι κόντρα πλακέ στο νερό (έτσι ώστε η επιφάνειά του να είναι κάθετη στην κίνηση του σκάφους), τότε πιθανότατα το κόντρα πλακέ θα σπάσει.