Kako povečati trenje

Ste se kdaj vprašali, zakaj se vaše roke segrejejo, ko jih hitro podrgnete ali zakaj lahko drgnjenje dveh palic sčasoma sproži ogenj? Odgovor je trenje! Ko se dve površini drgneta druga ob drugo, se na mikroskopski ravni naravno upirata gibanju drug drugega. Ta odpor lahko povzroči sproščanje energije v obliki toplote, ogrevanje rok, iskrenje ognja itd. Večje kot je trenje, več se sprosti energije, zato lahko vedenje, kako povečati trenje med gibljivimi deli mehaničnega sistema, lahko ustvari veliko toplote!

Koraki

Metoda eno od 2: Ustvarjanje bolj trde površine

1. eno Ustvarite 'bolj grobo' ali več lepilnih točk stika. Ko dva materiala drsita ali se drgneta drug ob drugega, se lahko zgodijo tri stvari: majhni kotički, neravnine in nepravilnosti na površinah se lahko ujamejo; ena ali obe površini se lahko deformirata kot odziv na gibanje; in končno, atomi znotraj vsake površine lahko medsebojno delujejo. V praktične namene vsi trije učinki naredijo isto: ustvarjajo trenje. Pobiranje površin, ki so abrazivne (na primer brusni papir), se ob pritisku deformirajo (na primer guma) ali imajo lepilne interakcije z drugimi površinami (na primer lepljivo lepilo itd.), Je preprost način za povečanje trenja.
   • Inženirski učbeniki in podobni viri so lahko odlično orodje pri izbiri materialov, ki jih bomo uporabili za ustvarjanje visokega trenja. Večina standardnih gradbenih materialov ima znane koeficiente trenja - to je mere, koliko trenja ustvarjajo z drugimi površinami. Spodaj so navedeni koeficienti drsnega trenja za nekaj običajnih materialov (višji koeficienti kažejo na večje trenje):
   • Aluminij na aluminij: 0,34
   • Les na lesu: 0,129
   • Suh beton na gumi: 0,6-0,85
   • Mokri beton na gumi: 0,45-0,75
   • Led na ledu: 0,01
2. 2. Močneje pritisnite obe površini. Eno temeljnih načel osnovne fizike je, da je trenje, ki ga občuti predmet, sorazmerno z njegovo normalno silo (za naše namene je to v bistvu sila, s katero pritiska v predmet, po katerem drsi). To pomeni, da se lahko trenje med dvema površinama poveča, če se površine pritisnejo druga v drugo z večjo silo.
   • Če ste kdaj uporabili komplet kolutnih zavor (na primer v avtomobilu ali kolesu), ste to načelo upoštevali. V tem primeru pritisk na zavore na avtomobilu potisne komplet blazinic, ki ustvarjajo trenje, v kovinske diske, pritrjene na kolesa. Močneje kot so potisnjene zavore, močneje se pritisnejo blazinice v kolute in več trenja nastane. To lahko vozilo hitro ustavi, lahko pa tudi sprosti veliko toplote, zato je niz zavor po močnem zaviranju običajno precej vroč. Na kolesu zavorne ploščice pritiskajo na kovinski okvir pnevmatike, da preprečijo njihovo vrtenje.
3. 3. Ustavite kakršno koli relativno gibanje. To pomeni, da če se ena površina giblje glede na drugo, jo ustavite. Do zdaj smo se osredotočali na kinetična (ali 'drsno') trenje - trenje, ki nastane med dvema predmetoma ali površinama, ko se drgneta drug ob drugega. Pravzaprav se to trenje razlikuje od statično trenje - trenje, ki nastane, ko se en predmet začne premikati ob drugega. V bistvu je trenje med dvema predmetoma največje prav, ko se začneta premikati drug proti drugemu. Ko so že v gibanju, se trenje zmanjša. To je eden od razlogov, zakaj je težji predmet težje začeti potiskati kot ga nenehno premikati.
   • Poskusite s tem preprostim poskusom opazovati razliko med statičnim in kinetičnim trenjem: postavite stol ali drug kos pohištva na gladka tla v hiši (ne preprogo ali preprogo). Prepričajte se, da pohištvo na dnu nima zaščitnih 'blazinic za noge' ali kakršnega koli drugega materiala, ki bi lahko olajšal drsenje po tleh. Poskusite potisniti pohištvo samo dovolj trda, da se začne premikati. Opaziti morate, da takoj, ko se pohištvo začne premikati, ga takoj nekoliko lažje potisnete. To je zato, ker je kinetično trenje med pohištvom in tlemi manjše od statičnega trenja.
4. 4. Odstranite mazanje med obema površinama. Maziva, kot so olje, maščobe, vazelin itd., Lahko močno zmanjšajo trenje med dvema predmetoma ali površinama. To je zato, ker je trenje med dvema trdnima snovma navadno veliko večje od trenja med temi trdnimi snovmi in tekočino med njima. Če želite povečati trenje, poskusite iz enačbe odstraniti vsa maziva, pri čemer pa za trenje uporabite samo 'suhe', nepodmazane dele.
   • Če si želite ogledati potencial maziv za zmanjšanje trenja, poskusite s tem preprostim eksperimentom: Drgnite si roke, kot da so hladne in jih želite ogreti. Takoj bi morali opaziti, da se zaradi trenja segrejejo. Nato na dlani položite lepo količino losjona in poskusite isto. Ne samo, da bi bilo lažje hitro drgniti roke drug ob drugega, temveč bi morali opaziti tudi veliko manj toplote.
5. 5. Odstranite kolesa ali ležaje, da ustvarite drsno trenje. Kolesa, ležaji in drugi 'kotalni' predmeti doživljajo posebno vrsto trenja, imenovano kotalno trenje. To trenje je skoraj vedno veliko manjše od trenja, ki nastane s preprostim drsenjem enakovrednega predmeta po tleh. - Zato se ti predmeti ponavadi kotalijo in ne drsijo po tleh. Če želite povečati trenje v mehanskem sistemu, poskusite odstraniti kolesa, ležaje itd., Tako da se deli drgnejo drug ob drugega in ne kotalijo drug ob drugega.
   • Upoštevajte na primer razliko med vlečenjem težke uteži po tleh v vagonu in vlečenjem podobne uteži v saneh. Vagon ima kolesa, zato ga je lažje vleči kot sani, ki se vlečejo proti tlom in med trenjem ustvarjajo veliko drsnih drsnikov.
6. 6. Povečajte viskoznost tekočine. Trdni predmeti niso edine stvari, ki lahko povzročijo trenje. Tekočine (tekočine in plini, kot sta voda oziroma zrak) lahko povzročijo tudi trenje. Količina trenja, ki ga ustvari tekočina, ko prehaja proti trdni snovi, je odvisna od več dejavnikov. Eno izmed njih je najlažje nadzorovati viskoznost tekočine - to je tisto, kar se običajno imenuje njena 'debelina'. Na splošno visoko viskozne tekočine (tiste, ki so „goste“, „tekoče“ itd.) Ustvarijo več trenja kot tekočine, ki so manj viskozne (tiste, ki so „gladke“ in „tekoče“).
   • Upoštevajte na primer razliko v naporu, ki bi ga lahko imeli pri pihanju vode skozi slamico, v primerjavi s pihanjem medu skozi slamico. Vodo, ki ni zelo viskozna, zelo enostavno vpijemo in izpihamo iz slamice. Po drugi strani je medu precej težje premikati se skozi slamico. To je zato, ker visoka viskoznost medu ustvarja veliko uporovnega trenja, saj je potisnjeno skozi ozko cev kot slama.
   Oglas

Metoda 2. od 2: Povečanje vleka tekočine

1. eno Povečajte viskoznost tekočine. Medij, skozi katerega se predmet premika, deluje na površine predmeta, ki skupaj sestavljajo torno silo, ki deluje na objekt. Bolj ko je tekočina gostejša (bolj viskozna), počasneje se bo predmet pod vplivom določene sile premikal skozi tekočino. Na primer, marmor bo hitreje padel skozi zrak kot voda in skozi vodo hitreje kot melasa.
   • Viskoznost večine tekočin lahko povečamo z znižanjem temperature tekočine. Na primer, marmor pade počasneje skozi hladno melaso kot melasa pri sobni temperaturi.
2. 2. Povečajte površino, izpostavljeno zraku. Kot smo že omenili, lahko tekočine, kot sta voda in zrak, povzročijo trenje, ko se premikajo proti trdnim predmetom. Torna sila, ki jo občuti predmet, ko se premika skozi tekočino, se imenuje vlečenje (to se včasih imenuje tudi 'zračni upor', 'odpornost proti vodi' itd.) Ena od lastnosti vlečenja je, da predmeti z večjimi profili oz. površino, do tekočine, ko se premikajo po njej - imajo večji upor. Tekočina ima več celotnega prostora za potiskanje, s čimer poveča trenje na predmetu, ko se premika po njem.
   • Recimo na primer, da sta kamenček in list papirja težka en gram. Če oba spustimo hkrati, bo kamenček padel naravnost na tla, medtem ko bo papir počasi odnašal na tla. To je glavno vlečenje v akciji - zrak potiska veliko, široko stran papirja, ustvarja upor in povzroči, da gre skozi zrak veliko počasneje kot kamenček, ki ima razmeroma majhno površino preseka.
3. 3. Uporabite obliko z večjim koeficientom upora. Čeprav je površina preseka predmeta dobra splošno navedba, kako velik bo njen upor, v resnici so izračuni vlečenja nekoliko bolj zapleteni. Različne oblike med prehajanjem skozi tekočine vplivajo na različne načine - to pomeni, da imajo lahko nekatere oblike (na primer ravne plošče) večji upor kot različne oblike (na primer krogle), narejene iz enake količine materiala. Ker se količina, ki meri relativno količino vleka, ki jo naredi oblika, imenuje 'koeficient vlečenja', naj bi oblike z visokimi vleki imele velike koeficiente vlečenja.
   • Na primer, razmislite o krilu letala. Oblika tipičnega letalskega krila se imenuje zračni profil . Ta oblika, ki je gladka, ozka, zaobljena in gladka, zlahka prehaja skozi zrak. Ima zelo nizek koeficient upora - 0,45. Po drugi strani pa si predstavljajte, če bi imelo letalo krila z ostrimi robovi v obliki škatle v obliki prizme. Ta krila bi ustvarila veliko več trenja, ker brez velikega upora ne bi šla skozi. Dejansko imajo prizme višji koeficient zračnega upora kot zračni profili - približno 1,14.
   • Predmeti z večjimi, boksarskimi 'telesnimi tokovi' na splošno ustvarijo več upora kot drugi predmeti. Po drugi strani pa so predmeti s poenostavljenimi telesnimi tokovi ozki, imajo zaobljene robove in se običajno zožijo proti hrbtni strani predmeta - kot telo ribe.
4. 4. Uporabite manj prepustni material. Nekatere vrste materialov so prepustne za tekočine. Z drugimi besedami, v sebi imajo luknje, skozi katere lahko tekočina prehaja. To učinkovito zmanjša površino predmeta, proti kateremu lahko tekočina pritisne, in zmanjša silo vlečenja. Ta lastnost velja tudi, če so luknje mikroskopske - dokler so luknje dovolj velike, da lahko del tekočine prehaja skozi objekt, se upor zmanjša. Zato so padala, ki so zasnovana tako, da ustvarijo veliko upora, da upočasnijo hitrost padca uporabnika, izdelana iz močne, lahke svile ali najlona in ne iz filtra iz gaze ali kave.
   • Za primer te lastnosti v akciji upoštevajte dejstvo, da je veslo za ping pong mogoče hitreje zanihati, če je vanj izvrtanih nekaj lukenj. Luknje prepuščajo zrak skozi nihanje vesla, kar močno zmanjša upor in omogoča, da se veslo premika hitreje.
5. 5. Povečajte hitrost predmeta. Končno, ne glede na to, kakšne oblike je predmet ali kako prepustna je material, iz katerega je izdelan, se vlek, ki ga ustvari, vedno povečuje, ko gre hitreje. Hitreje kot gre predmet, več tekočine se mora premikati in s tem večji upor doživlja. Predmeti, ki se premikajo z zelo visoko hitrostjo, lahko zaradi vlečenja občutijo zelo veliko trenje, zato morajo biti ti predmeti običajno zelo racionalizirani, sicer bodo pod silo vlečenja razpadli.
   • Na primer, razmislite o Lockheed SR-71 'Blackbird', poskusnem vohunskem letalu, zgrajenem med hladno vojno. Blackbird, ki je lahko letel s hitrostjo večjo od 3,2 maha, je kljub svoji poenostavljeni zasnovi doživel izjemne sile vlečenja pri teh visokih hitrostih - pravzaprav dovolj ekstremno, da bi se kovinski trup letala dejansko razširil iz toplote, ki jo ustvarja trenje zraka med letom.
   Oglas

Vprašanja in odgovori v skupnosti

• Vprašanje Ali obstaja material, ki ima več trenja kot drugi?Bess Ruff, MA
  Okoljska znanstvenica Bess Ruff je doktorska študentka geografije na državni univerzi Florida. Magistrirala je iz znanosti o okolju in upravljanja na Univerzi v Kaliforniji v Santa Barbari leta 2016. Izvedla je raziskave za projekte morskega prostorskega načrtovanja na Karibih in kot podiplomska sodelavka pri skupini za trajnostno ribištvo zagotovila raziskovalno podporo.Bess Ruff, MAOdgovor strokovnjaka za okolje Znanstveniki Dober način, kako bolje razumeti, kateri materiali imajo več trenja kot drugi, je pregled tabele s koeficienti trenja za običajne materiale. Lahko pa si omislite dva materiala in po internetu poiščete njihove koeficiente trenja, da ugotovite, kateri ima večji trenski potencial.
• Vprašanje Kako hitrost poveča trenje? Hitreje kot gre predmet, več snovi (plina ali tekočine) mora prehoditi in s tem večji upor doživlja.
• Vprašanje Katere so tri metode za povečanje trenja? Trije načini povečanja trenja so: 1.) Z uporabo večje sile na predmet, 2.) S povečanjem mase predmeta, ki povzroča trenje, in 3.) Z ustvarjanjem bolj grobe kontaktne točke.
• Vprašanje Kaj povečuje trenje? Več zrna na površino običajno poveča trenje. Zato ljudje skrbijo, da so čolni in letala čim bolj gladki.
• Vprašanje Kako zmanjšati sile trenja? S poliranjem in / ali uporabo maziv /
• Vprašanje Kateri sta dve površini, ki bi povečali trenje? Brusni papir in grob kamen bi povečal trenje. Na splošno je več trenja, če je površina hrapava in ne gladka.
• Vprašanje Kako lahko povečam količino sile, ki se uporablja? Jonathan Ogutu Če želite povečati količino sile, ki jo uporabljate, preprosto povečajte količino pritiska, ki ga izvajate pri interakciji s telesom.
• Vprašanje Kaj je 'trenje?' Ni je v slovarju. Michael Wang Frikcijski po Wikislovarju pomeni 'Od, ki se nanaša na trenje ali ga povzroča.'
• Vprašanje Ali gladka, polirana tla povečajo trenje? Ne, ne bo, ampak pomagalo bo zmanjšati trenje, tako da bo hrapava površina gladka. Grobe površine povečajo trenje, gladke pa ga zmanjšajo.
• Vprašanje Katere metode zmanjšujejo trenje? Če želite zmanjšati trenje, lahko površino naredite bolj gladko, predmete naredite bolj racionalizirane ali zmanjšate sile, ki delujejo na površine.