Tartalom

• Lépni
• 1/2 módszer: durvább felület létrehozása
• 2. módszer a 2-ből: Növelje az ellenállást folyadékban vagy gázban
• Figyelmeztetések

Gondolkodott már azon, vajon miért melegednek meg a kezei, amikor gyorsan összedörzsöli őket, vagy miért tud valóban tüzet gyújtani két botot összedörzsölve? A válasz súrlódás! Amikor két felület egymáshoz dörzsölődik, mikroszkopikus szinten ellensúlyozzák egymás mozgását. Ez az ellenállás hő formájában energiát generál, amelyet felhasználhat a kezének felmelegedésére, tűzgyújtásra stb. Minél nagyobb a súrlódás, annál több energia szabadul fel, ezért tudd, hogyan lehet növelni a súrlódást két mozgó között. alkatrészek egy mechanikus rendszerben alapvetően lehetőséget adnak a sok hő előállítására!

Lépni

1/2 módszer: durvább felület létrehozása

1. Hozzon létre több „durva” vagy ragadós kontaktpontot. Amikor két anyag egymáshoz csúszik vagy dörzsölődik, három dolog történhet: kis sarkok, repedések és szabálytalanságok a felszínen megakadhatnak; az egyik vagy mindkét felület deformálódhat a mozgásra reagálva; és végül bármely felületen lévő atomok kölcsönhatásba léphetnek egymással. Gyakorlati célokból mindhárman ugyanazt teszik: súrlódást hoznak létre. A súrlódás növelésének egyszerű módja a csiszoló (például csiszolópapír), deformálódó (például gumi) vagy ragadós (például ragasztó stb.) Felületek kiszedése.
   • A műszaki tankönyvek és hasonló források nagyszerű segítséget nyújthatnak a súrlódás fokozásához használandó anyagok kiválasztásában. A legtöbb szabványos építőanyag ismert "súrlódási együtthatóval" rendelkezik, vagyis annak mértéke, hogy mekkora súrlódás keletkezik más felületekkel együtt. Az alábbiakban csak néhány ismert anyag súrlódási együtthatóját soroljuk fel (a nagyobb érték nagyobb súrlódást jelent):
   • Alumínium alumíniumon: 0,34
   • Fa a fán: 0,129
   • Száraz beton gumi: 0,6-0,85
   • Nedves beton gumira: 0,45-0,75
   • Jég a jégen: 0,01
2. Erõsebben nyomja össze a két felületet. A fizika alapdefiníciója szerint az objektum súrlódása arányos a normál erővel (célunk szempontjából ez az erő megegyezik azzal, amellyel a tárgy a másik ellen nyomja). Ez azt jelenti, hogy a két felület közötti súrlódás növelhető, ha a felületeket nagyobb erővel tolják össze.
   • Ha valaha is használt féktárcsát (például autóval vagy kerékpárral), akkor látta, hogy ez az elv működik. Ebben az esetben a fékek megnyomásával egy súrlódást generáló blokk készletet tolnak a kerekekhez rögzített fém tárcsákhoz. Minél erősebben nyomja meg a fékeket, annál erősebben nyomja a blokkokat a tárcsákhoz, és nagyobb lesz a súrlódás. Ez lehetővé teszi a jármű gyors megállítását, de sok hőt is felszabadít, ezért a fékrendszerek erős fékezés után gyakran nagyon forrók.
3. Állítson meg minden relatív mozgást. Ez azt jelenti, hogy ha az egyik felület elmozdul a másikhoz képest, akkor leállítja azt. Eddig arra összpontosítottunk dinamikus (vagy "csúszó") súrlódás - az a súrlódás, amely akkor következik be, amikor két tárgy vagy felület egymáshoz dörzsölődik. Valójában ez a súrlódási forma eltér a statikus súrlódás - az a súrlódás, amely akkor következik be, amikor egy tárgy elkezd mozogni egy másik tárgy ellen. Lényegében két tárgy közötti súrlódás akkor a legnagyobb, ha egymás ellen kezdenek mozogni. Amint mozgásban vannak, a súrlódás csökken. Ez az egyik oka annak, hogy nehéz egy nehéz tárgyat mozgatni, mint megtartani.
   • A statikus és a dinamikus súrlódás közötti különbség megfigyeléséhez próbálja ki a következő egyszerű kísérletet: Helyezzen egy széket vagy más bútordarabot otthonának sima padlójára (ne szőnyegre vagy szőnyegre). Győződjön meg arról, hogy a bútorok alján nincsenek védő "csapok" vagy bármilyen más típusú anyag, amely megkönnyíti a padlón való csúsztatást. Próbálja ki a bútorokat éppen elég erősen nyomja, így mozogni kezd. Észre kell vennie, hogy ha a bútor mozogni kezd, azonnal sokkal könnyebb tolni. A bútorok és a padló közötti dinamikus súrlódás ugyanis kisebb, mint a statikus súrlódás.
4. Távolítsa el a folyadékokat a felületek között. Az olyan folyadékok, mint az olaj, zsír, vazelin stb., Jelentősen csökkenthetik a tárgyak és a felületek közötti súrlódást. Ennek oka, hogy a két szilárd anyag közötti súrlódás általában jóval nagyobb, mint a szilárd anyagok és a közöttük lévő folyadék közötti súrlódás. A súrlódás növelése érdekében minden lehetséges folyadékot kivehet az egyenletből, csak a "száraz" részek okoznak súrlódást.
   • Próbálja ki a következő egyszerű kísérletet, hogy képet kapjon arról, hogy a folyadék mennyire képes csökkenteni a súrlódást: Dörzsölje össze a kezét, ha hideg van, és fel akarja melegíteni őket. Azonnal észre kell vennie, hogy a dörzsöléstől melegebbek lesznek. Ezután tegyen megfelelő mennyiségű krémet a tenyerére, és próbálja meg ugyanezt megint. Nemcsak a kezét kell könnyebben dörzsölni, hanem azt is, hogy kevésbé melegszik.
5. Távolítsa el a kerekeket vagy a tartóelemeket a csúszó súrlódás érdekében. A kerekek, hordozók és más "gördülő" tárgyak speciális súrlódást tapasztalnak, az úgynevezett gördülő súrlódást. Ez a súrlódás szinte mindig kisebb, mint ugyanazon tárgy földre csúsztatásával keletkező súrlódás. - Ezért ezek az objektumok hajlamosak gurulni, és nem csúsznak a földön. A súrlódás növelése érdekében egy mechanikus rendszerben eltávolíthatja a kerekeket, a tartóelemeket stb., Hogy az alkatrészek egymásnak csúszjanak, és ne gördüljenek.
   • Vegyük például a különbséget a kocsi nehéz súlyának a talajra húzása és a kocsi egyenértékű súlya között. A kocsinak kerekei vannak, ezért könnyebb meghúzni, mint a kocsit, amely végighúzódik a talajon, miközben sok csúszó súrlódást generál.
6. Növelje a viszkozitást. Nem csak a szilárd tárgyak okozhatnak súrlódást. Folyékony anyagok (folyadékok és gázok, például víz, illetve levegő) szintén súrlódást okozhatnak. A súrlódás nagysága, amelyet egy folyadék generál, amikor a szilárd anyag mellett áramlik, több tényezőtől függ. Az egyik legkönnyebben szabályozható a viszkozitás - ezt szokták "vastagságnak" nevezni. Általában a nagy viszkozitású folyadékok (amelyek "vastagak", "ragadósak" stb.) Nagyobb súrlódást okoznak, mint a kevésbé viszkózus ("sima" és "folyékony") folyadékok.
   • Például vegye figyelembe az erőfeszítések különbségét, amelyet akkor kell tennie, amikor a vizet egy szalmán keresztül fújja, míg a mézet egy szalmán keresztül fújja. A víz nem túl viszkózus és könnyen átmegy a szalmán. A mézet sokkal nehezebb egy szalmán átfújni. A méz magas viszkozitása ugyanis nagy ellenállást és így súrlódást generál, ha keskeny csövön, például szalmán keresztül fújják át.

2. módszer a 2-ből: Növelje az ellenállást folyadékban vagy gázban

1. Növelje a folyadék viszkozitását. Az a közeg, amelyen keresztül egy tárgy halad, olyan erőt fejt ki az objektumra, amely egészében megpróbálja megszüntetni a tárgyra ható súrlódási erőt. Minél sűrűbb egy folyadék (és ezért viszkózusabb), annál lassabban halad át egy tárgy ezen a folyadékon egy adott erő hatására. Például: a márvány sokkal gyorsabban esik a levegőben, mint a víz, és a víz gyorsabban, mint a szirup.
   • A legtöbb folyadék viszkozitása a hőmérséklet csökkentésével növelhető. Például: a márvány hideg szirupon keresztül lassabban esik, mint szobahőmérsékleten.
2. Növelje a levegőnek kitett területet. Amint azt fentebb jeleztük, a folyékony anyagok, mint például a víz és a levegő, súrlódást okozhatnak, amikor a szilárd anyagok mellett elfolynak. A tárgy folyékony anyagon való mozgása során tapasztalt súrlódási erőt ellenállásnak nevezzük (a közegtől függően ezt "légellenállásnak", "vízállóságnak" stb. Is nevezzük.) Az ellenállás egyik tulajdonsága, hogy egy tárgy nagyobb keresztmetszettel - vagyis a folyadékon haladva nagyobb profilú tárgy - nagyobb ellenállást tapasztal. Ezáltal a folyadéknak több felülete van, amellyel ellökhető, ami megnöveli a tárgy súrlódását, miközben halad rajta.
   • Tegyük fel, hogy egy kavics és egy papírlap súlya egy gramm. Ha hagyjuk, hogy mindkettő egyszerre essen, a kavics egyenesen leesik, miközben a papírlap lassan kavarog lefelé. Itt látja a légellenállást működés közben - a levegő a papír nagy, széles felületének nyomja az ellenállást, és a papír sokkal lassabban esik le, mint a kavics, amelynek keresztmetszete viszonylag keskeny.
3. Válasszon nagyobb ellenállású alakot. Bár egy tárgy keresztmetszete jó Tábornok az ellenállás méretének jelzése, a valóságban az ellenállás számításai sokkal bonyolultabbak. A különböző alakzatok különböző módon viselkednek az átfolyó folyadékokban - ez azt jelenti, hogy egyes alakzatok (pl. Lapos lemezek) ellenállóbbak, mint mások (például gömbök), amelyek ugyanabból az anyagból készülnek. Mivel a légellenállás relatív nagyságának mértékét "ellenállási együtthatónak" is nevezik, azt mondják, hogy a nagy légellenállással rendelkező alakzatoknak nagyobb az ellenállási együtthatója.
   • Vegyük például egy repülőgép szárnyait. A repülőgép tipikus szárnyának alakját a-nak nevezzük szárny. Ez a sima, keskeny és lekerekített forma könnyen mozog a levegőben. A ellenállási együttható nagyon alacsony - 0,45. Másrészt el lehet képzelni, hogy egy szárnynak éles szöge van, tömb alakú vagy prizmának tűnik. Ezek a szárnyak sokkal nagyobb súrlódást generálnak, mert nagy ellenállást generálnak repülés közben. A prizmák tehát nagyobb ellenállási együtthatóval rendelkeznek, mint a szárnyprofilok - körülbelül 1,14.
4. Tegye kevésbé objektivá az objektumot. A különböző alakzatok eltérő ellenállási együtthatóival kapcsolatos másik jelenség az, hogy a nagyobb, négyzet alakú "burkolattal" rendelkező objektumok általában több ellenállást generálnak, mint más objektumok. Ezek a tárgyak durva, egyenes vonalakból állnak, és általában nem szűkülnek a háta felé. Másrészről az áramvonalas tárgyak gyakran lekerekítettebbek és hátul felé keskenyednek - mint egy hal teste.
   • Például az átlagos családi autó kialakításának napjainkban az évtizedekkel ezelőtti típushoz képest. Korábban az autók sokkal tömbösebbek voltak, és sokkal több egyenes és téglalap alakú vonala volt. Manapság a legtöbb családi autó sokkal korszerűbb és nagyrészt puhán kerekített. Ezt szándékosan hajtják végre - az áramvonalas forma azt jelenti, hogy egy autó kevesebb vonóerőt tapasztal, csökkentve a motor erőfeszítését az autó mozgatására (és csökkentve a gázfutást).
5. Olyan anyagot használjon, amely kevesebb levegőt enged át. Egyes anyagok lehetővé teszik a folyadékok és gázok átjutását. Más szavakkal, vannak lyukak a folyadék átjutására. Ez biztosítja, hogy a tárgy felülete, amelyhez a folyadék nyomja, kisebb lesz, így kisebb az ellenállás.Ez a tulajdonság akkor is érvényes marad, ha a lyukak mikroszkopikusak - mindaddig, amíg a furatok elég nagyok ahhoz, hogy folyadék / levegő áthaladhasson, az ellenállás csökken. Ezért azok az ejtőernyők, amelyeket úgy terveztek, hogy sok légellenállást generáljanak, és ezáltal csökkentsék valakinek vagy valaminek a zuhanás sebességét, erős, könnyű selyemből vagy nejlonból készülnek, nem pedig pamut vagy kávé szűrőkből.
   • Ha példát szeretne mondani erre a tulajdonságra, gondoljon arra, hogy mi történik egy pingpong ütővel, amikor néhány lyukat fúr bele. Ezután sokkal könnyebbé válik a lapát gyors mozgatása. A lyukak lehetővé teszik a levegő áthaladását az evező lendítése közben, ami jelentősen csökkenti az ellenállást és lehetővé teszi a lapát gyorsabb mozgását.
6. Növelje az objektum sebességét. Végül, függetlenül a tárgy alakjától vagy attól, hogy milyen anyagot áthatol az anyagból, az ellenállás, amellyel találkozik, mindig növekszik, ahogy gyorsabban mozog. Minél gyorsabban mozog egy tárgy, annál folyékonyabbnak kell majd mozognia, ami viszont növeli az ellenállást. A nagyon nagy sebességgel mozgó tárgyak nagyon nagy súrlódást tapasztalhatnak a nagy ellenállás miatt, ezért ezek az objektumok általában áramvonalasak lesznek, különben szétesnek az ellenállás ereje miatt.
   • Vegyük a Lockheed SR-71 "Blackbird" nevű kísérleti kémrepülőgépet, amelyet a hidegháború idején építettek. A Blackbird, amely a mach 3.2-nél nagyobb sebességgel képes repülni, az áramvonalas kialakítása ellenére rendkívüli ellenállásba ütközött e nagy sebességektől - elég szélsőséges ahhoz, hogy a repülőgép fémtörzse kibővülhessen a repülés közbeni levegőtől való súrlódás által okozott hő miatt. .

Figyelmeztetések

• A rendkívül nagy súrlódás sok energiát szabadíthat fel hő formájában! Például nagyon nem akarja azonnal megérinteni autója fékbetéteit, miután erősen lenyomta a féket!
• A folyadékon áthúzva felszabaduló nagy erők szerkezeti károsodást okozhatnak az adott tárgyban. Például, ha egy vékony rétegelt lemez lapos oldalát a vízbe dugja, miközben motorcsónakkal jár, akkor valószínű, hogy apróra szakad.