Súrlódás 1975 Ishlinsky a

Súrlódás hasznos vagy káros? Sokan habozás nélkül válaszolnak: "Természetesen káros!" De ha nem lenne súrlódás, nem tudtunk járni a földön (emlékszem, hogy lába megcsúszik a jégen), lehetetlen volt biciklizni, egy autó, egy motorkerékpár (kerekek fonva a helyszínen), mi lett volna semmi viselni ( A szövetben lévő szálak súrlódási erők maradnak). Ha nem lenne súrlódás, az összes bútor a szobában eltévedt az egyik sarokban, tányérok, csészék és csészealjak volna lecsúszott az asztalról, szegek és csavarok nem tartják a falra, nem egy dolog lehetetlen lenne, hogy tartsa a kezében, és így tovább. D. és .. stb hozzá lehet tenni, hogy ha nem lenne súrlódás ismeretlen, hiszen ment a civilizáció fejlődése a világban - sőt, őseink bányászott dörzsölés által keletkezett tüzet.

Az ilyen "borzalmak" listáját határozatlan ideig lehet folytatni, de nyilvánvaló, hogy a súrlódás nem káros jelenség. Káros csak az autókban, és a mérnökök küszködnek vele, golyóscsapágyakat, kenést stb.

Mi a súrlódás?

Ha egy testet egy másik felület felett mozgat, mindig van egy olyan erő, amely megakadályozza a mozgást. Ezt a súrlódási erőnek nevezik.

A súrlódás sok okból következik, de a legfontosabb kettő. Először is, a testek felülete mindig egyenetlen, és az egyik felület nyúlványai a másik érdességéhez tapadnak. Ez az úgynevezett geometrikus súrlódás. (Még a legsimább felületet a szem mikroszkóp alatt durva, a völgyek és gerincek.) Másodszor, a súrlódás test nagyon szoros kapcsolatban egymással, és ezek mozgását befolyásolja a kölcsönhatását molekulái (molekuláris súrlódás). Ezért a súrlódási erő formulája a következőképpen írható fel: F = # 945; N + # 946; S.

Ebben a képletben # 945; és # 946; - állandó együtthatók, N - normálnyomás erő, és S - dörzsölő testek érintkezési területe. Mivel az érintkezési felület nem kicsi, az érintkező testek deformációja elhanyagolható.

A fenti képlet összetett, ezért a mérnökök egyszerűbb képletet használnak számításuk során: F = kN. Így olvasható: a súrlódási erő arányos a normálnyomás erejével. A k arányossági együtthatót a súrlódási együtthatónak nevezik.

Az F = kN képlet a következőképpen alakítható ki. Legyen egy műanyag test, vagyis olyan, amely a saját tömegének hatására terjed, mint például a var. Egy ilyen test esetében az érintkezési felület közvetlenül arányos a normálnyomás erejével: S = # 947, N. Ezért, műanyag testek eredetileg írott súrlódási erő egyenlet átírható: F = # 945; N + # 946; S = # 945; N + # 946; # 947; N = (# 945 + # 946; # 947;) = kN . Következésképpen az F = kN képlet érvényes műanyag testekre. De általában bármelyik testhez használják, mivel a valóság tükrözésének mértéke nagyon magas.

A törvény F = kN helytelen, ha a normálnyomás vagy a mozgás sebessége nagy. Ebben az esetben túl sok hőt szabadít fel, ami befolyásolja a súrlódást.

Kísérletileg ellenőrizhető, hogy a súrlódási erő csak a dörzsölő felületek minőségétől és a normálnyomás erejétől függ, és nem függ az érintkezési felülettől. Ha tesz egy darab fa a vonalon (vagy egy könyvet), az első lapos majd éle (keskeny oldalon), és emelje egyik végén a sor, bár kezd lecsúszni mindig ugyanabban a szög értéke a (3.). Ez azt jelzi, hogy a súrlódási erő nem függ a felület érintkezési felületétől.

A bár helyett egy matchbox-ot készíthet, amelyben a homokot gravitációra öntik. Először csak egy dobogót kell beilleszteni papírral, hogy a doboz minden oldala ugyanolyan legyen a súrlódás szempontjából.

A súrlódási együttható meghatározása az alábbiak szerint történik. Az egyik testnek a másik felszíne feletti mozgatásához szükséges erőt dinamométerrel mérik, és a test súlyával megoszlanak az erő értékét. A talált együtthatók a fizika referenciakiráiba vannak beírva. Ha súrlódási együtthatóra van szüksége egy konkrét gyakorlati probléma megoldásához, akkor vigye az asztaltól. Csak emlékezni kell arra, hogy az itt megadott súrlódási együtthatók értékei hozzávetőlegesek. A felületek dörzsölése után rendszerint szennyezettek. Ezek rozsda, oxidok és egyéb külföldi zárványok, amelyek természetesen befolyásolják a súrlódás mértékét. Mivel a súrlódási tényező kísérleti meghatározásában a felszíni szennyeződés mértéke pontosan nem ismert, akkor szigorúan nem tudjuk, hogy mekkora súrlódási együtthatót kaptunk. Tegyük fel, hogy a réz réz súrlódási együtthatója valójában nem egy súrlódási együttható két rézfelület között, hanem súrlódási együttható a réz egyes szennyezései között.

A súrlódási tényező értékét lehetetlen elérni abszolút tiszta felületeken. Tegyük fel, hogy tisztítani és csiszolt két rézrúd, eltávolítják a zsírt, vákuumban gáztalanítjuk, stb Ha most hozzá két darab réz együtt, egymáshoz ragadnak, és alkotnak egy darab fém - .. Mivel atomok a felületen, képletesen szólva, tudja, melyik sávba tartoznak.

Ezt a jelenséget a következő kísérlet szemlélteti.

Csatlakoztassa a szálat az üveg lábához, és helyezze egy pohárral borított asztalra. Ha húzza meg a szálat, akkor az üveg könnyen csúszik az üvegre. Most nedvesítse meg az üveget vízzel. Az üveg mozgatása sokkal nehezebb lesz. Ha megnézed az üveget, észre fogod venni a karcolásokat is. Az a tény, hogy a víz eltávolította a zsírt és egyéb anyagokat, amelyek szennyezett dörzsölő felületek. Tiszta üveg-üveg érintkezést hoztak létre. Olyan jó, hogy könnyebb daraboló üvegeket kivenni (megkarcolni), mint megszakítani a kapcsolatot.

Hagyja, hogy egy bizonyos test neonfekvő felületen fekszik (4. ábra). A P gravitációs erejét kiegyensúlyozzuk a normál N reakció. de a test nem mozog. Ez azt jelenti, hogy a Fu súrlódási erő tartja, amely egyenlő a Q1 erővel. Növeljük az Q1 erő egy kicsit a Q2-re. A test nyugalomban marad. Ez azt jelzi, hogy nem hagyja az F2 súrlódási erőt. egyenlő a Q2-vel. És így tovább. De a Q erő határozatlan ideig növelhető, és a súrlódási erő nem lehet nagyobb, mint annak maximális lehetséges értéke F = kN. Amikor Q egyenlővé válik a legnagyobb súrlódási erővel, akkor ez a pillanat a nyugalmi küszöbnek vagy a küszöbértéknek nevezik. A következő pillanatban kezdődik a mozgás.

Ennek következtében a súrlódási erő nulláról a kN maximális értékére változik. Ha nincs húzóerő, nincs súrlódási erő. Hajtóerő esetén súrlódási erő jelenik meg.

Néhány szó a súrlódásról.

Engedje meg, hogy a P tömeg teste a T erő hatására mozogjon durva felületen (5. ábra). Egyfelől a felület nem teszi lehetővé a testnek a gravitációs P hatására történő leesését. Másrészt, a felület a test szabad mozgását a T erő hatásán keresztül zavarja. Így az F súrlódási erőt, valamint a normál reakciót a felület okozza, azaz a súrlódási erő is reakció. A normál reakció és a súrlódási erő hozzáadódik az R összes reakcióhoz, amely szögből eltér a normál értéktől # 966; Ezt a szöget súrlódási szögnek nevezzük. A Fig. 5 könnyű kiszámítani, ami egyenlő a súrlódási szög érintésével

azaz a súrlódási szög érintősége számszerűen egyenlő a súrlódási együtthatóval.

Most képzeld el, hogy teljes reakciót forgatsz a normális felszínen. Ebben az esetben az R erő egy kúpot ír le, amelyet súrlódási kúpnak neveznek. Érdekes, mert a súrlódó kúp által határolt terület határozza meg a test egyensúlyi tartományát: ha az erő a súrlódó kúp belsejében a testre hat, akkor a testet nem mozgatja, bármennyire is nagy; Ha az erő a testen a súrlódó kúppal ellentétben hat, akkor a testet mozgatja, nem számít, milyen kicsi.

Lássuk, miért történik ez.

Ha a Q erő a súrlódó kúp belsejében működik, a nyíróerő Q1 = Qsin # 945; (6. ábra). A súrlódási erőt kiszámítjuk: F = kN = kQcos # 945; = Qcos # 945; tg # 966; Biztonsági faktor F-Q1 = Q (cos # 945; tg # 966; -sin # 945;) = Qsin (# 966; - # 945;) / cos # 966; Így a biztonsághatár arányos Q-val, mivel a bűn (# 966; - # 945;) / cos # 966; állandó. Minél nagyobb a Q erő, annál nagyobb az F-Q1 tartóerő.

A kúpos súrlódás nagyon egyszerű. Legyen például egy súrlódás kúpja egy acélrúdnak, amelyet öntöttvas lemez támaszt alá. Megnézzük a könyvtárat, és megtaláljuk a súrlódási együtthatót az acél acélöntvényen. Oi értéke 0,16. Ezért olyan kúpot kell létrehozni, amelyben a generátor 9 ° -os szögben hajlamos a normálisra, mivel a 9 ° érintője körülbelül 0,16 (bűn 9 ° = 0,1584). Nyilvánvaló, hogy minél nagyobb a súrlódási együttható, annál nagyobb a szög a súrlódó kúpban és fordítva.

A súrlódás kúposságának megértése az, hogy miért.

Egyszer Münchenben a híd összeomlott, és nem a szél volt a hurrikán, nem a katonáknak a lábába menet, ez volt a hibás. súrlódási kúp.

Ez a híd az egyik végén csuklóval volt rögzítve, a másik pedig a görgőkön. A híd mindig rögzítve van, hogy ne hajlítsa meg a hőmérsékleti ingadozásokat. A zsanér tele volt paszta, amely megvédte a korróziótól. A forró nyári napon a paszta megolvadt, és viszkozitása kevesebb lett. A súrlódás jellege megváltozott - ez is csökkent. A súrlódás kúpja összeszűkült, és a támaszték nyomásának ereje túlmutatott a kúppal (7. ábra). Az egyensúly megtorpant és a híd összeomlott.

A mérnököknek gyakran súrlódó kúpot kell készíteniük annak megállapítására, hogy az adott szerkezet egyensúlyban lesz-e vagy sem. De a súrlódó kúpnál a mérnökök nem egyedül vannak. Mindannyiunknak ezt a fizikai jelenséget nap mint nap szembenézni kell.

Ahhoz, hogy egy zsúfolt buszon vagy trolibuszon kijáratba léphess, kígyóval kell lelépnie. Ezt öntudatlanul végezzük, anélkül, hogy úgy gondolnánk, hogy így megyünk ki a súrlódó kúpokból a más utasokkal való érintkezés helyén.

Legyen ránk, menjünk dolgozni, fordítsuk az oldalt egy könyvbe - mindenütt súrlódással találkozunk, és különösen súrlódó kúppal.

Tekintsünk egy másik gyakorlati példát a súrlódásra. Melyik szögben van a legelőnyösebb a húzókötelet a nehéz terhelés P vízszintes sík mentén mozgatni?

Vetítjük az összes ható terhelés P (8.), A vízszintes és függőleges irányban. Beszerzése két egyenlet: Q cos # 945; -kN = 0 és Qsin # 945; + N-P = 0, ahonnan találunk az erő Q: Q = P sin # 966; / cos (# 945 - # 966;). Látjuk, hogy a Q akkor minimális, ha a = F, T. E. Akkor a legelőnyösebb, hogy húzza szögben egyenlő a súrlódási szög. A gép több sima, annál is inkább szükséges, hogy egy hosszú kötelet.

Most beszéljünk Euler formula.

Láttál mint visszafogja a fejlődést a hajó, aki megkereste a mólón? A hajó a kikötőbe dobjon egy kötél végén, amelyek széles körben. A férfit, aki a kikötőben, hozott egy hurok a cövek, a tengerész a hajó gyorsan hozza a kötél közötti oszlopok - az úgynevezett kis tábla, dúsított fedélzetén. A súrlódási erő között a köteleket, és oszlopok megállítja a hajót.

A súrlódási erő ebben az esetben olyan nagy? Képzeld el, hogy vegye fel a rakomány a bányában a kötél segítségével dobott át a rögzített blokk (9.). Ha nem volt súrlódás, akkor teheremelésnek, akkor kellene alkalmazni erő pontosan megegyezik a teher súlya. De ahogy a kötelet, és a készülék is van súrlódás, akkor emelje fel a P teher, kell alkalmazni erő T> R. Az erőssége a T, szükséges, hogy szüntesse meg a P teher úgy számítják ki, Euler-képlet: T = P K # 966;. Itt e - alapja természetes alapú logaritmus, k - a súrlódási tényező, és # 966; - blokk kötél pakolás szög radiánban.

Nézzük számítani, hogy mennyi energia kell alkalmazni ahhoz, hogy a hajót a mólón. Legyen egy mozgó hajó húzza a kötelet erővel 10 Tony. A súrlódási tényező a kötelet a vas talapzaton ismert. Ez egyenlő 0,35. Tegyük fel, hogy az ember tekert kötél a kő körül háromszor. Ezután a szög a lefedettség talapzatok kötél F = 6.. Behelyettesítve a értékek T, n és p az Euler-képlet, megkapjuk egyenlet 10 000 = P • 2,72 6π • 0,35. ahonnan találunk az erő R. Ez körülbelül 15 kg. Ezért, hogy a hajót futás, tengerész kell tartani a kötelet csak egy erő 15 kg. Jellemzően egy tengerész, egy kötelet tekert többször körül oszlopok, csak kibír a szabad végét a kötél lábát, rögzítés a fedélzetre.

Tehát, ha a hajó húzza erővel 10 tonna, a tengerész elegendő erőt fejtenek 15 kg megállítani egy mozgó hajó (feltéve, hogy a kötelet tekert háromszor a kő körül). A fennmaradó 9985 kg csillapítható a súrlódási erő.

A fenti számítás azt mutatja, hogy ha kikötésére fejlesztése meglehetősen jelentős súrlódás. Korábban, amikor a hajó cövek, fából készült, ezek fűtött, néha még füstölni kezdett. Egy esszé DN Mamin-Sibiryak „Katonák” (az ötvözet a Csuszovaja) azt mondja, hogy emiatt az úgynevezett szarufák cövek Flint. Úgyhogy a kikötési Flint nem világít, akkor hideg vizet öntöttek.

A Verne regénye „Sándor Mátyás” indított sportoló Matifu. Ő teszi a sok kihasználja, amelyek között van olyan.

Készül indítani trabakolo - egy kis edényben két árboc és két vitorlák trapéz alakú. Asztalos kezdett verni alól a gerinc a hajó ékek, tartsa trabakolo a ravaszt utat. Ezen a ponton a kikötőben szállt elegáns jacht. Asztalos abbahagyta a munkát, hogy a hajót át zavartalanul helyeken trabakolo származású. De hirtelen trabakolo elcsúszott a ravaszt utat a víz. Ez elkerülhetetlenül hogy összeomlik az oldalán egy úszó már a hajó udvar.

„Hirtelen, a közönség közönség bukkan az ember. Megragadja a kötél lóg az orr trabakolo. De hiába próbáltam, pihen a láb a földön, tartsa a kötelet a kezében. Ő nem félt a gondolat, hogy trabakolo is inspirálta őt a maguk számára. A közelben ásott a földre kikötési fegyvert. egy pillanat alatt, az ismeretlen vetette rá kötelet, amely lassan kezd a lazításra, és bátor, kockáztatva, hogy alatta és összetörni, korlátozza őt emberfeletti erejét. tart tíz másodpercnél.

Végül a kábel tört. De ezek a tíz másodperc is elég volt. Trabakolo. letette a fara a jacht a távolság nem több, mint egy láb.

A jacht megmentette.

És az ismeretlen, amit senki sem tudott segíteni - mielőtt meglepő volt aktus - nem más, mint Matifu „(J. Verne összes művei 12 kötetben, azaz 12. Moszkva, 1957, p 147 ..... ).

Verne Gyula nyilvánvalóan nem ismeri az Euler formula. Egyébként ő is felismerték, hogy az epizódot trabakolo nem arról tanúskodnak, hogy a hatalom a Matifu. Elvégre, ha a kötelet tekert többször körül a kikötési ágyú, majd tartsa trabakolo tudott még egy gyermeket.

Mindannyiunknak legalább naponta egyszer használja az Euler formula. Ez akkor történik, amikor mi a cipőfűző megkötése. Mert mi is az a csomópont, de a kötél köré van tekerve a másik része az azonos kötél? És a várat a helyszínen több mint teszi több csavarják a szíj szerelvényt.

Összefoglalva, néhány szót az előadás gördülő súrlódás. Tehát az ellenállás érezhető a gördülő kerék. Gördülő súrlódás okozza az a tény, hogy a kerék a szükséges mindenkor mászni egy kis domb, ami képződik előtt egy mozgó kerék (ábra. 10). Az út nehezebb, annál kisebb a gördülési ellenállása. Ezért autó és motorkerékpár versenyek törött rekord sebességgel általában végzett alján szárított sós tavak, amelyek nagyon kemény felületre.

A verseny részt nem mindenki, de az út gépkocsival, motorkerékpárral, kerékpárral esik nagyon. Hogyan lehet a legjobban, hogy lassítson, ha van egy akadály előtted?

Ahhoz, hogy a fenti kérdésre adott válasz itt van egy grafikon (11.). Ha a fék csúszás, szorosan markolta a kereket (ún juz), a fékút hosszabb lesz, mint amikor a jármű (kerék fékezett, de vannak forgatva), de először arány csökken élesebben. Ezért, amikor a veszély ütközés mindig fék csúszás. Sokkal jobb, hogy megüt egy lassabban, mint az ütés energiáját arányos a sebesség négyzetével. Minden más esetben meg kell lassítani gördülő, és a fékút rövidebb lesz, és kevésbé a gumiabroncsok kopása.