Какви са начините за намаляване на силата на триене при плъзгане. Начини за намаляване на триенето

В технологията, за да се намали влиянието на силите на сухо триене между повърхностите, се въвежда лубрикант (вискозна течност, която създава тънък слой между твърдите повърхности).

Ефектът от смазването се състои в това, че между триещите се повърхности се вкарва слой вискозна течност, която запълва всички повърхностни неравности и, залепвайки по тях, образува два триещи се слоя течност.

Следователно, вместо триене на две твърди повърхности по време на смазване, възниква вътрешно триене на течността, което е много по-малко от външното триене на две твърди повърхности. Използването на смазочни масла намалява триенето 8-10 пъти. Типичен примерСтойностите на смазване представляват движението на скейтъра на кънки. В резултат на действието на силата от страна на скейтъра върху острието на скейта, снегът се топи и под скейта се появява вода, която отново замръзва, след като скейтърът е избягал и налягането е изчезнало. Водата обаче не е подходяща за смазване в механизми, тъй като поради ниския си вискозитет тя ще бъде изстискана от пролуката на неравностите между триещите се повърхности.

Всички коли имат по един обща черта: във всеки от тях нещо задължително се върти. И навсякъде има неразделна двойка ос и нейната опора - лагер

Тъй като силите на триене при търкаляне са много по-малки от силите на триене при плъзгане, в машините и механизмите в повечето случаи плъзгащите лагери се заменят с търкалящи лагери.

Лагерът се състои от два пръстена. Единият от тях - вътрешният - е плътно монтиран на оста и се върти с нея. Другият външен пръстен е неподвижно захванат между основата и капака на лагера.

Тези пръстени - щипки имат обърнати жлебове върху повърхностите, обърнати една към друга. Между щипките има стоманени топки. Когато лагерът се върти, топките се търкалят по жлебовете в клетките.

Колкото по-добре са полирани повърхностите на пистите и топките, толкова по-малко е триенето. За да не се събират топките в една купчина, те се разделят със сепаратор. Сепараторите обикновено са изработени от пластмаса, стомана или бронз.

По време на въртене в такъв лагер се появява триене при търкаляне. Загубите от триене в сачмен лагер са 20-30 пъти по-малки отколкото в плъзгащ лагер! Търкалящите лагери се правят не само със сачми, но и с ролки различни форми. Без търкалящи лагери съвременната индустрия и транспорт биха били невъзможни.

Понастоящем широко се използва такъв метод за намаляване на триенето по време на движение на превозни средства като въздушна възглавница.

Въздушната възглавница е слой сгъстен въздух под превозно средство, което го издига над повърхността на водата или сушата. Слой от сгъстен въздух се създава от вентилатори. Липсата на триене на повърхността намалява съпротивлението при движение. Способността на такъв кораб да се движи над различни препятствия на сушата или над вълни по водата зависи от височината на повдигане.

Първата идея за такъв кораб на въздушна възглавница е изразена от K.E. Циолковски през 1927 г., в работата си "Съпротивление на въздуха и бърз влак". Това е безколелен експрес, който се втурва по бетонен път, облегнат на него въздушна възглавница- слой сгъстен въздух.

§ 1 Какво причинява силата на триене и каква е тя?

Всеки от нас отиде на шейна или ски и кой си зададе въпроса: „Защо не се отблъснах толкова, колкото бих, така или иначе, рано или късно ще спра“?

Представете си такава картина – учебник лежи на бюро. Ако го бутнете, тоест приложите сила към него, тогава той ще промени скоростта от нула до определена стойност. Урокът обаче ще спре след известно време.

Вече знаем, че промяната в скоростта на тялото е резултат от прилагането на сила. Каква сила действа в този случай?

Силата на триене помогна на учебника да спре. Силата на триене възниква, когато едни тела се движат по повърхността на други и когато се опитват да преместят тялото.

Каква е силата на триене?

За да отговорите на този въпрос, можете да направите прост експеримент. Нека се опитаме да начертаем линия с обикновен моливпърво на хартия, а след това на стъкло. Можем да направим това на хартия, но не и на стъкло. Това е така, защото повърхността на хартията и молива е грапава, когато се гледа под микроскоп. Частиците от стилуса сякаш се придържат към грапавостта на хартията и остават там. Повърхността на стъклото е гладка и ние не наблюдаваме това.

От това можем да заключим, че големината на силата на триене зависи от наличието на грапавост на контактните повърхности.

И ще изчезне ли силата на триене, когато и двете повърхности са гладко полирани? За да отговорим на този въпрос, можем да проведем следния експеримент: ще се опитаме да откъснем стъкло или огледало от повърхността на водата. Това е доста трудно да се направи. В този случай ще възникне и силата на триене, но причината за нейното съществуване е друга - взаимното привличане на молекулите на контактуващите повърхности. И в последен примерголемината на силата на триене ще бъде многократно по-голяма.

В допълнение към големината, силата трябва да има посока. Силата на триене винаги е насочена в посока, обратна на движението на тялото.

§ 2 Видове триене

Триенето е от три вида:

1. Триене на покой. Всички тела почиват на място само поради триенето в покой. Иначе всичко щеше да падне.

2. Триене при плъзгане. Пример за този тип триене е спускането с шейна.

3. Триене при търкаляне. Пример за това е шофирането и спирането на автомобил.

От трите вида статичното триене има най-голяма стойност, а триенето при търкаляне е с най-малка. Търкалянето е по-лесно от влаченето. Ето защо във всички инженерни конструкциии техника, където е възможно, плъзгането се заменя с търкаляне.

Така че за изграждането на паметник на Петър I в Санкт Петербург, огромен каменен блок с тегло около 1000 тона беше доставен в града на пързалки, тъй като би било невъзможно да плъзнете пиедестала за паметника на основателя на града .

Големината на силата на триене може да се измери с динамометър и се измерва в нютони.

§ 3 Значението на триенето в човешкия живот

От гледна точка на ползите за хората, триенето може да бъде вредно и полезно. Например, когато една врата започне да скърца и да се отваря зле, триенето се счита за вредно. Полезно триене е триенето, при което велосипедистът може да спре на светофара. Ако не беше той, щеше да продължи да се движи неконтролируемо. В някои случаи се използват различни лубриканти за намаляване на триенето. Нито един лагер без техническо масло няма да може да работи.

Следователно триенето е изключително важно в живота ни. Триенето не само ви позволява да контролирате движението, но също така допринася за стабилността на телата.

Без него всичко ще се търкаля и плъзга, докато стане на същото ниво. Гвоздеите и винтовете ще се изплъзват от стените, тъканите ще се разпръснат, нито едно копче няма да бъде зашито, конците просто няма да залепнат нито за иглите, нито за тъканите.

Без триенето на почивката не бихме могли да ходим или да яздим. Спомнете си колко трудно е да се движите в лед. Причината за силата на триене може да бъде или наличието на грапавост на контактните повърхности, или взаимното привличане на молекулите на взаимодействащите тела. Силата на триене се измерва в нютони и е насочена в посока, обратна на движението на тялото.

Списък на използваната литература:

1. Физика. Химия. 5-6 клас. Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С. – М.: Дропла, 2011.
2. Физика. 7 клас: Учебник за образователни институции / A.V. Перишкин. – М.: Дропла, 2006.
3. Физика. 8 клас: Учебник за образователни институции / A.V. Перишкин. – М.: Дропла, 2010.
4. Занимателна физика. Ю. Перелман
5. Физика. 7 клас. Учебник. Гуревич А. Е.

Чудили ли сте се някога защо ръцете ви се затоплят, когато ги търкате една в друга, или защо можете да запалите огън, като търкате две парчета дърво едно в друго? Отговорът е триене! Когато две тела се движат едно спрямо друго, има сила на триене, която предотвратява такова движение. Триенето може да доведе до освобождаване на енергия под формата на топлина, затопляне на ръцете, запалване на пожари и т.н. Колкото по-голямо е триенето, толкова повече енергия се освобождава, така че чрез увеличаване на триенето между движещите се части в механична системаще получите много топлина!

стъпки

Повърхности на триещи се тела

Когато две тела се движат едно спрямо друго, могат да възникнат следните три процеса:неравностите по повърхността на телата пречат на движението на телата едно спрямо друго; едната или двете повърхности на телата могат да бъдат деформирани в резултат на такова движение; атомите на всяка повърхност могат да взаимодействат помежду си. Всички тези процеси участват в възникването на триене. Следователно, за да увеличите триенето, изберете тела с абразивна повърхност (като шкурка), деформируема повърхност (като гума) или повърхност, която има адхезивни свойства (като лепкава).

Притиснете телата по-силно едно към друго, за да увеличите триенето, тъй като силата на триене е пропорционална на силата, действаща върху търкащото се тяло (силата, насочена перпендикулярно на посоката на движение на телата едно спрямо друго).

Ако едно тяло е в движение, спрете го.Досега разглеждахме триенето при плъзгане, което възниква, когато телата се движат едно спрямо друго. Триенето при плъзгане е много по-малко от статичното триене, тоест силата, която трябва да се преодолее, за да се задвижат две контактуващи тела. Следователно е по-трудно да преместите тежък предмет, отколкото да го контролирате, когато вече се движи.

• Направете прост експеримент, за да разберете разликата между плъзгащо триене и статично триене. Поставете стола върху гладък под (не килим). Уверете се, че няма гумени или други подложки на краката на стола, за да не се плъзга. Натиснете стола, за да го преместите. Ще забележите, че след като столът е в движение, ви става по-лесно да го бутате, тъй като триенето при плъзгане между стола и пода е по-малко от статичното триене.

1. Отървете се от смазката между две повърхности, за да увеличите триенето.Смазочните материали (масла, вазелин и т.н.) значително намаляват силата на триене между триещите се тела, тъй като коефициентът на триене между твърди тела е много по-висок от коефициента на триене между твърдо тяло и течност.

   • Направете прост експеримент. Разтрийте сухи ръце една в друга и ще забележите, че температурата им се е повишила (затоплили са се). Сега намокрете ръцете си и ги разтрийте отново. Сега не само ви е по-лесно да търкате ръцете си една в друга, но те също се нагряват по-малко (или по-бавно).

2. Отървете се от лагери, колела и други търкалящи се тела, за да се отървете от триенето при търкаляне и да получите триене при плъзгане, което е много по-голямо от първото (така че търкалянето на едно тяло срещу друго е по-лесно, отколкото бутането/дърпането му).

   • Например, представете си, че поставяте тела с еднаква маса в шейна и в количка на колела. Количка с колела се движи много по-лесно (триене при търкаляне) от шейна (триене при плъзгане).

3. Увеличете вискозитета на течността, за да увеличите силата на триене.Триенето се получава не само по време на движение твърди вещества, но също и в течности и газове (съответно вода и въздух). Триенето между течност и твърдо тяло зависи от няколко фактора, като например вискозитета на течността - колкото по-голям е вискозитетът на течността, толкова по-голяма е силата на триене.

   Плъзнете

   1. Увеличете телесната повърхност.Както беше отбелязано по-горе, когато твърдите тела се движат в течности и газове, също възниква сила на триене. Силата, която предотвратява движението на тела в течности и газове, се нарича съпротивление (понякога наричано съпротивление на въздуха или съпротивление на вода). Съпротивлението е по-голямо с увеличаване на повърхността на тялото, което е насочено перпендикулярно на посоката на движение на тялото през течност или газ.

      • Например вземете пушка с маса 1 g и лист хартия със същата маса и ги пуснете едновременно. Пелетата веднага ще падне на пода, а листът хартия бавно ще падне надолу. Тук просто се вижда принципът на съпротивление - повърхността на хартията е много по-голяма от тази на пелета, така че съпротивлението на въздуха е по-голямо и хартията пада на пода по-бавно.

   2. Използвайте форма на тялото с голям коефициент на съпротивление.Според повърхността на тялото, насочена перпендикулярно на движението, може да се прецени челното съпротивление само в общи линии. тяло различни формивзаимодействат с течности и газове по различни начини (когато телата се движат през газ или течност). Например кръгла плоска плоча има повече съпротивление от кръгла сферична плоча. Стойността, характеризираща челното съпротивление на тела с различна форма, се нарича коефициент на съпротивление.

      Използвайте по-малко опростени тела.обикновено, големи телакубична форма имат високо съпротивление. Такива тела имат правоъгълни ъгли и не се стесняват към края. От друга страна, опростените тела имат заоблени ръбове и са склонни да се стесняват към края.

   3. Използвайте тела без проходни отвори.Всеки проходен отвор в тялото намалява съпротивлението, тъй като позволява на въздуха или водата да тече през такъв отвор (благодарение на дупките повърхността на тялото, перпендикулярна на движението, намалява). Колкото по-големи са проходните отвори, толкова по-малко съпротивление. Ето защо парашутите, които са проектирани да създават голямо съпротивление (за да забавят скоростта на падане), са направени от здрава, лека коприна или найлон, а не от марля.

      • Например, можете да увеличите скоростта на ракета за пинг-понг, като пробиете няколко дупки в нея (за да намалите повърхността на ракетата и следователно да намалите съпротивлението).

   4. Увеличете скоростта на тялото, за да увеличите съпротивлението (това важи за тела с всякаква форма и направени от всякакъв материал). Колкото по-висока е скоростта на даден обект, толкова по-голям обем течност или газ трябва да премине през него и толкова по-голямо е съпротивлението. Телата, движещи се с много високи скорости, изпитват огромно съпротивление, така че трябва да бъдат опростени; в противен случай силата на съпротивата ще ги унищожи.

      • Например, помислете за Lockheed SR-71, експериментален разузнавателен самолет, построен през студена война. Този самолет можеше да лети с висока скорост от M = 3,2 и въпреки опростената си форма изпитваше огромно съпротивление (толкова голямо, че металът, от който беше направен фюзелажа на самолета, се разширяваше от топлината, генерирана от триенето).
   • Имайте предвид, че при триене се отделя много енергия под формата на топлина. Например, не докосвайте спирачните накладки на автомобила веднага след спиране!
   • Имайте предвид това високи правомощиясъпротивлението може да доведе до разрушаване на тяло, движещо се в течност. Например, ако поставите парче шперплат във водата по време на разходка с лодка (така че повърхността му да е перпендикулярна на движението на лодката), тогава най-вероятно шперплатът ще се счупи.

Триенето играе важна роляв Ежедневието. Тази сила трябва да се вземе предвид при проектирането на голямо разнообразие от технически системи, чийто принцип на действие се основава на директния контакт на движещи се части. Триенето не винаги е вреден фактор, но въпреки това в повечето случаи разработчиците се опитват да го намалят по различни начини.

Инструкция

В най-простия случай опитайте да промените степента на грапавост на повърхностите на обектите в контакт. Това може да се постигне чрез смилане. Телата, чиито взаимодействащи повърхности са гладки и полирани, ще се движат едно спрямо друго много по-лесно.

Ако е възможно, сменете една от свързващите повърхности с такава, която има по-нисък коефициент на триене. Може да бъде изкуствено покритие - например тефлонът има един от най-ниските коефициенти на триене, равен на 0,02. По-лесно е да смените елемента от системата, който играе ролята на инструмент.

Използвайте лубриканти, като ги поставите между триещите се повърхности. Този метод се използва например при каране на ски, когато върху работната повърхност на ските се нанася специална парафинова смазка, съответстваща на температурата на снега. Лубриканти, използвани в др технически системи, може да бъде течен (масло) или сух (графитен прах).

Помислете за използването на "газообразно смазване". Това е заза така наречената "въздушна възглавница". Силата на триене в този случай се намалява чрез създаване на въздушен поток между предишни контактни повърхности. Методът се използва при проектирането на всъдеходни превозни средства, предназначени за преодоляване на трудни терени.

Ако въпросната система използва триене при плъзгане, заменете я с триене при търкаляне. Направете прост експеримент. Поставете обикновена чаша върху равна повърхност на масата и се опитайте да я преместите с ръка. Сега поставете чашата настрани и направете същото. Във втория случай ще бъде много по-лесно да преместите обекта от мястото му, тъй като видът на триенето се е променил.

Използвайте лагери там, където има триене. Тези елементи ви позволяват да трансформирате вида на движението, като по този начин значително намалявате загубите от триене, намалявайки силата му. Този метод е най-разпространеният в технологиите.

На пръв поглед прекомерното триене е вредно. Намалява ефективността на механизмите, износва части. Но има случаи, когато силата на триене трябва да се увеличи. Например, при търкаляне на колела е необходимо да се подобри тяхното сцепление с пътя. Вижте как може да стане това.

Инструкция

За да разберете как да увеличите силата на триене, помнете от какво зависи. Помислете за формулата: Ftr \u003d mN, където m е коефициентът на триене, N е силата на реакция на опората, N. Силата на реакция на опората от своя страна зависи от масата: N \u003d G \u003d mg, където G е телесното тегло, H-m е масата на тялото, kg - g - ускорението свободно падане, m/s2.

От формулата можем да заключим, че силата на триене зависи от коефициента на триене. Коефициентът на триене се определя за всяка двойка взаимодействащи материали и зависи от естеството на материала и качеството на повърхността.

По този начин, първият начин за увеличаване на триенето е да се промени материала на плъзгащата се повърхност. Сигурно сте забелязали, че с едната обувка е почти невъзможно да се движите по мокър под, покрит с плочки, а с другата не изпитвате никакво неудобство. Това е така, защото подметките на обувките са направени от различни материали. Хлъзгавите обувки имат нисък коефициент на триене при плъзгане на подметката спрямо мокрите плочки.

Вторият начин е да се увеличи грапавостта на повърхността. Пример - зимните гуми за автомобил са с по-релефен протектор от летните. Поради това на хлъзгав зимен пътколата може да се движи уверено.

Третият начин е увеличаване на масата. Както се вижда от формулата, силата на триене директно зависи от масата. Това обяснява защо натоварена кола в отделни случаипо-лесно е да се измъкнеш от калта, отколкото нещо, което е леко. Това правило работи с определено качество на почвата - във вискозна, блатиста почва тежката машина ще потъне повече от леката.

Четвъртият начин е да премахнете смазката. Представете си конвейерна производствена линия, състояща се от въртящи се ролки, върху които е опъната лента. Конвейерните ролки започват да се плъзгат по лентата, ако са замърсени. В този случай мръсотията действа като смазка. Почиствайки частите на механизма, ще увеличите силата на триене и ще увеличите ефективността на оборудването.

Петият начин е полиране. Чрез полиране на повърхността можете да увеличите силата на триене. Това се дължи на факта, че когато полираните повърхности влязат в контакт, се включват силите на междумолекулно привличане. Например, много е трудно да раздалечите два листа стъкло, подредени един върху друг.

Внимание, само ДНЕС!

Всичко интересно

Спирачната сила е силата на триене при плъзгане. Ако силата, приложена към тялото, е по-голяма от максимална силатриене, тялото започва да се движи. Силата на триене при плъзгане винаги действа в посока, обратна на скоростта. Инструкции 1 за...

триене - важна собственостпритежавани от всички неща на земята. Ако нямаше триене, животът на планетата със сигурност щеше да се развие по някакъв друг сценарий и може би щеше да присъства в съвсем друга форма. Познатият свят...

Ако тялото се движи с ускорение, тогава то задължително се влияе от определена сила. За него тя е слоят на тласъка този моментвреме. AT реалния свят, дори ако тялото се движи равномерно и праволинейно, теглителната сила трябва да преодолее силите ...

Спирачният път е разстоянието от началото на спирането до пълното спиране на автомобил или друг вид транспорт. Тя може да бъде различна в зависимост от скоростта, теглото на автомобила, вида на повърхността, по която се движи. Всичко това трябва да се има предвид...

Ако силата, насочена успоредно на повърхността, върху която стои тялото, надвишава силата на статично триене, тогава движението ще започне. Ще продължи до движеща силаще надвиши силата на триене при плъзгане, в зависимост от коефициента ...

закон на триене плъзгане търкаляне

В технологията, за да се намали влиянието на силите на сухо триене между повърхностите, се въвежда лубрикант (вискозна течност, която създава тънък слой между твърдите повърхности).

Ефектът от смазването се състои в това, че между триещите се повърхности се вкарва слой вискозна течност, която запълва всички повърхностни неравности и, залепвайки по тях, образува два триещи се слоя течност (фиг. 15)

Ориз. 15.

Следователно, вместо триене на две твърди повърхности по време на смазване, възниква вътрешно триене на течността, което е много по-малко от външното триене на две твърди повърхности. Използването на смазочни масла намалява триенето 8-10 пъти. Типичен пример за значението на смазването е пързалянето на скоростния кънкьор. В резултат на действието на силата от страна на скейтъра върху острието на скейта, снегът се топи и под скейта се появява вода, която отново замръзва, след като скейтърът е избягал и налягането е изчезнало. Водата обаче не е подходяща за смазване в механизми, тъй като поради ниския си вискозитет тя ще бъде изстискана от пролуката на неравностите между триещите се повърхности.

Всички машини имат едно общо нещо: във всяка от тях нещо непременно се върти. И навсякъде има неразделна двойка - оста и нейната опора - лагерът

Тъй като силите на триене при търкаляне са много по-малки от силите на триене при плъзгане, в машините и механизмите в повечето случаи плъзгащите лагери се заменят с търкалящи лагери (фиг. 16).

Ориз. шестнадесет.

Лагерът се състои от два пръстена. Единият от тях - вътрешният - е плътно монтиран на оста и се върти с нея. Другият - външният пръстен - е захванат неподвижно между основата и капака на лагера.

Тези пръстени - щипки имат обърнати жлебове върху повърхностите, обърнати една към друга. Между щипките има стоманени топки. Когато лагерът се върти, топките се търкалят по жлебовете в клетките.

Колкото по-добре са полирани повърхностите на пистите и топките, толкова по-малко е триенето. За да не се събират топките в една купчина, те се разделят със сепаратор. Сепараторите обикновено са изработени от пластмаса, стомана или бронз.

По време на въртене в такъв лагер се появява триене при търкаляне. Загубите от триене в сачмен лагер са 20-30 пъти по-малки отколкото в плъзгащ лагер! Търкалящите лагери се изработват не само със сачми, но и с ролки с различни форми. Без търкалящи лагери съвременната индустрия и транспорт биха били невъзможни.

Понастоящем широко се използва такъв метод за намаляване на триенето по време на движение на превозни средства като въздушна възглавница.

Въздушната възглавница (фиг. 17) е слой сгъстен въздух под превозно средство, който го повдига над повърхността на водата или земята. Слой от сгъстен въздух се създава от вентилатори. Липсата на триене на повърхността намалява съпротивлението при движение. Способността на такъв кораб да се движи над различни препятствия на сушата или над вълни по водата зависи от височината на повдигане.

Ориз. 17

Схема на работа на кораб на въздушна възглавница: 1 - носещи витла; 2 - въздушен поток; 3 - вентилатор; 4 -- гъвкава мембрана (пола).

Първата идея за такъв кораб на въздушна възглавница е изразена от K.E. Циолковски през 1927 г., в работата си "Съпротивление на въздуха и бърз влак". Това е безколелен експрес, който се движи по бетонен път, разчитайки на въздушна възглавница - слой сгъстен въздух.