Ako zvýšiť trenie

Zaujímalo vás niekedy, prečo sa vaše ruky zahrejú, keď si ich rýchlo treníte, alebo prečo môže trenie dvoch tyčiniek nakoniec spôsobiť požiar? Odpoveďou je trenie! Keď sa dva povrchy o seba trú, prirodzene sa navzájom bránia v pohybe na mikroskopickej úrovni. Tento odpor môže spôsobiť uvoľnenie energie vo forme tepla, zahriatia rúk, iskrenia a podobne. Čím väčšie je trenie, tým viac energie sa uvoľní, takže vedieť, ako zvýšiť trenie medzi pohyblivými časťami v mechanickom systéme, vám môže potenciálne umožniť generovať veľa tepla!

Kroky

Metóda jeden z 2: Vytvorenie prísnejšieho povrchu

1. jeden Vytvorte „drsnejší“ alebo lepivejší kontaktný bod. Keď sa dva materiály kĺžu alebo sa o seba trú, môžu sa stať tri veci: malé zákutia a nerovnosti na povrchu sa môžu zachytiť o seba; jeden alebo obidva povrchy sa môžu deformovať v reakcii na pohyb; a nakoniec môžu atómy na každom povrchu navzájom interagovať. Z praktických dôvodov robia všetky tieto tri efekty to isté: vytvárajú trenie. Vybratie povrchov, ktoré sú abrazívne (napríklad brúsny papier), deformujú sa pri stlačení (napríklad guma) alebo majú lepiacu interakciu s inými povrchmi (napríklad lepkavé lepidlo atď.), Je priamym spôsobom, ako zvýšiť trenie.
   • Inžinierske učebnice a podobné zdroje môžu byť skvelými nástrojmi pri výbere materiálov, ktoré sa majú použiť na generovanie vysokého trenia. Väčšina štandardných stavebných materiálov pozná „koeficienty trenia“ - to znamená miery, koľko trenia vytvárajú s ostatnými povrchmi. Nižšie sú uvedené koeficienty klzného trenia iba pre niekoľko bežných materiálov (vyššie koeficienty znamenajú väčšie trenie):
   • Hliník na hliníku: 0,34
   • Drevo na drevo: 0,129
   • Suchý betón na gume: 0,6-0,85
   • Mokrý betón na gume: 0,45-0,75
   • Ľad na ľade: 0,01
2. 2 Oba povrchy silnejšie stlačte. Jedným zo základných princípov základnej fyziky je, že trenie, ktoré objekt zažíva, je úmerné jeho normálnej sile (pre naše účely je to v podstate sila, ktorou tlačí do objektu, proti ktorému sa posúva). To znamená, že trenie medzi dvoma povrchmi sa môže zvýšiť, ak sú povrchy vtlačené do seba väčšou silou.
   • Ak ste niekedy používali sadu kotúčových bŕzd (napríklad na aute alebo na bicykli), dodržali ste tento princíp v praxi. V takom prípade zatlačenie bŕzd na automobile zatlačí sadu trecích doštičiek do kovových diskov pripevnených na kolesách. Čím silnejšie sú brzdy zatlačené, tým silnejšie sú doštičky zatlačené do diskov a tým viac sa vytvára trenie. To môže rýchlo zastaviť vozidlo, ale môže tiež uvoľniť veľa tepla, preto je súprava bŕzd po prudkom brzdení zvyčajne dosť horúca. Na bicykli brzdové doštičky tlačia na kovový rám pneumatiky, aby zabránili ich rotácii.
3. 3 Zastavte akýkoľvek relatívny pohyb. To znamená, že ak je jeden povrch v pohybe vzhľadom na druhý, zastavte ho. Doteraz sme sa sústredili na kinetický (alebo „kĺzavé“) trenie - trenie, ktoré vzniká medzi dvoma objektmi alebo povrchmi pri ich vzájomnom trení. V skutočnosti je toto trenie odlišné od statický trenie - trenie, ktoré nastane, keď sa jeden objekt začne pohybovať proti druhému. Trenie medzi dvoma objektmi je v zásade najväčšie správne, keď sa začnú pohybovať proti sebe. Len čo sú už v pohybe, trenie klesá. To je jeden z dôvodov, prečo je ťažšie začať tlačiť na ťažký predmet, ako je neustále ho hýbať.
   • Vyskúšajte tento jednoduchý experiment a pozorujte rozdiel medzi statickým a kinetickým trením: postavte stoličku alebo iný kus nábytku na hladkú podlahu vo svojom dome (nie na koberec alebo koberec). Uistite sa, že nábytok nemá na spodnej časti ochranné „podložky pre nohy“ alebo iný materiál, ktorý by mohol uľahčiť kĺzanie po podlahe. Skúste na nábytok zatlačiť len dosť ťažké, aby sa to začalo hýbať. Mali by ste si všimnúť, že akonáhle sa nábytok začne hýbať, okamžite sa bude o niečo ľahšie tlačiť. Je to tak preto, lebo kinetické trenie medzi nábytkom a podlahou je menšie ako statické trenie.
4. 4 Odstráňte mazanie medzi dvoma povrchmi. Mazivá ako olej, mastnota, vazelína atď. Môžu výrazne znížiť trenie medzi dvoma predmetmi alebo povrchmi. Je to tak preto, lebo trenie medzi dvoma pevnými látkami je zvyčajne oveľa vyššie ako trenie medzi týmito pevnými látkami a kvapalinou medzi nimi. Ak chcete zvýšiť trenie, pokúste sa z rovnice odstrániť všetky mazivá. Na vytvorenie trenia používajte iba „suché“ nemazané časti.
   • Ak chcete zistiť potenciál lubrikantov znižujúcich trenie, vyskúšajte tento jednoduchý experiment: Trieť si ruky, akoby vám boli studené a chcete ich zahriať. Okamžite by ste si mali všimnúť, že sa vplyvom trenia zahrievajú. Ďalej si dajte do dlaní spravodlivé množstvo pleťovej vody a vyskúšajte to isté. Nielenže by malo byť jednoduchšie rýchlo si o seba trieť ruky, ale mali by ste si všimnúť aj oveľa menej tepla.
5. 5 Odstráňte kolesá alebo ložiská, aby ste vytvorili klzné trenie. Kolesá, ložiská a ďalšie „valivé“ objekty majú zvláštny druh trenia, ktorý sa nazýva valivé trenie. Toto trenie je takmer vždy oveľa menšie ako trenie generované jednoduchým posúvaním ekvivalentného predmetu po zemi. - To je dôvod, prečo tieto predmety majú tendenciu skôr sa kotúľať, ako kĺzať po zemi. Ak chcete zvýšiť trenie v mechanickom systéme, skúste demontovať kolesá, ložiská atď., Aby sa časti navzájom o seba neotierali.
   • Zvážte napríklad rozdiel medzi ťahaním ťažkej váhy po zemi vo vozni a ťahaním podobnej váhy v saniach. Vagón má kolesá, takže je ľahšie ho vytiahnuť ako sane, ktoré sa tiahnu o zem a počas toho generujú veľa klzného trenia.
6. 6 Zvýšte viskozitu kvapaliny. Pevné predmety nie sú jediné, ktoré môžu generovať trenie. Tekutiny (kvapaliny a plyny ako voda a vzduch) môžu tiež vytvárať trenie. Množstvo trenia, ktoré kvapalina vytvára pri svojom prechode proti pevnej látke, závisí od niekoľkých faktorov. Jedným z najľahšie ovládateľných je viskozita kvapaliny - to je to, čo sa bežne nazýva jej „hrúbka“. Všeobecne vysoko viskózne kvapaliny (tie, ktoré sú „husté“, „mazľavé“ atď.), Vytvárajú väčšie trenie ako kvapaliny, ktoré sú menej viskózne (také, ktoré sú „hladké“ a „tekuté“).
   • Zvážte napríklad rozdiel v úsilí, ktoré môžete vyvinúť pri fúkaní vody slamkou oproti fúkaniu medu slamkou. Voda, ktorá nie je veľmi viskózna, sa veľmi ľahko nasáva a vyfukuje zo slamy. Med je naopak o niečo ťažšie pohybovať sa cez slamku. Je to preto, že vysoká viskozita medu vytvára veľa odporového trenia, keď je pretláčaný úzkou trubičkou ako slamka.
   Reklama

Metóda 2 z 2: Zvyšovanie odporu kvapaliny

1. jeden Zvýšte viskozitu kvapaliny. Médium, ktorým sa objekt pohybuje, vyvíja na povrchy objektu silu, ktorá v súhrne vytvára treciu silu pôsobiacu na objekt. Čím je tekutina hustejšia (viskóznejšia), tým pomalšie sa bude predmet pod vplyvom danej sily pohybovať cez tekutinu. Napríklad mramor padne rýchlejšie vzduchom ako vodou a vodou rýchlejšie ako melasa.
   • Viskozitu väčšiny tekutín možno zvýšiť znížením teploty kvapaliny. Napríklad mramor padá pomalšie cez studenú melasu ako melasa pri izbovej teplote.
2. 2 Zväčšite plochu vystavenú vzduchu. Ako je uvedené vyššie, kvapaliny ako voda a vzduch môžu pri pohybe proti pevným predmetom vytvárať trenie. Trecia sila, ktorú objekt zažíva, keď sa pohybuje kvapalinou, sa nazýva drag (niekedy sa to označuje ako „odpor vzduchu“, „odolnosť voči vode“ atď.) Jednou z vlastností odporu je, že objekty s väčšími profilmi, príp. povrchu, k tekutine, keď sa ňou pohybuje - majú väčší odpor. Tekutina má viac celkového priestoru, na ktorý je možné tlačiť, a zvyšuje tak trenie o objekt, ktorý sa ním pohybuje.
   • Povedzme napríklad, že kamienok aj list papiera vážia jeden gram. Ak zhodíme obidve súčasne, kamienok spadne priamo na podlahu, zatiaľ čo papier sa bude pomaly driftovať na zem. Toto je princíp odporu v akcii - vzduch tlačí proti veľkej, širokej ploche papiera, produkuje odpor a spôsobuje, že vzduchom prechádza oveľa pomalšie ako kamienok, ktorý má relatívne malú plochu prierezu.
3. 3 Použite tvar s väčším koeficientom odporu. Zatiaľ čo prierezová plocha objektu je dobrá všeobecne údaj o tom, aký veľký bude jeho odpor, v skutočnosti sú výpočty odporu trochu komplikovanejšie. Rôzne tvary interagujú s tekutinami rôznymi spôsobmi, keď nimi prechádzajú - to znamená, že niektoré tvary (napríklad ploché dosky) môžu mať väčší odpor ako rôzne tvary (napríklad gule) vyrobené z rovnakého množstva materiálu. Pretože množstvo, ktoré meria relatívne množstvo odporu, ktorý tvar vytvára, sa nazýva „koeficient odporu“, hovorí sa, že tvary s vysokými ťahmi majú veľké koeficienty odporu.
   • Zvážte napríklad krídlo lietadla. Tvar typického krídla lietadla sa nazýva profil krídla . Tento tvar, ktorý je hladký, úzky, zaoblený a elegantný, ľahko prechádza vzduchom. Má veľmi nízky koeficient odporu - 0,45. Na druhej strane si predstavte, či by lietadlo malo ostré hranaté hranaté krídla v tvare hranola. Tieto krídla by generovali oveľa väčšie trenie, pretože by neprešli bez veľkého odporu. Hranoly majú v skutočnosti vyšší súčiniteľ odporu ako profilové profily - asi 1,14.
   • Objekty s väčšími, boxerovejšími „tokmi tela“ všeobecne generujú väčší odpor ako iné objekty. Na druhej strane sú objekty s efektívnym prúdením tela úzke, majú zaoblené hrany a zvyčajne sa zužujú smerom k zadnej časti objektu - ako telo ryby.
4. 4 Použite menej priepustný materiál. Niektoré druhy materiálov sú priepustné pre tekutiny. Inými slovami, majú v sebe otvory, cez ktoré môže tekutina prechádzať. To efektívne zmenšuje plochu predmetu, na ktorú je tekutina schopná tlačiť, a znižuje tak silu odporu. Táto vlastnosť platí, aj keď sú otvory mikroskopické - pokiaľ sú otvory dostatočne veľké na to, aby umožnili určitej tekutine prejsť cez objekt, zníži sa odpor vzduchu. To je dôvod, prečo sú padáky, ktoré sú navrhnuté tak, aby vytvárali veľa odporu a spomalili rýchlosť pádu používateľa, vyrobené z pevného, ​​ľahkého hodvábu alebo nylonu, a nie z tenkých alebo kávových filtrov.
   • Ako príklad tejto vlastnosti v akcii vezmime do úvahy skutočnosť, že pádlo pingpongu sa dá rýchlejšie vykývať, ak je v ňom vyvŕtaných niekoľko otvorov. Otvory umožňujú priechod vzduchu pri otáčaní pádla, čo výrazne znižuje odpor a umožňuje pádlu rýchlejší pohyb.
5. 5 Zvýšte rýchlosť objektu. Napokon, bez ohľadu na to, aký tvar má objekt alebo aký priepustný je materiál, z ktorého je vyrobený, sa ťah, ktorý vytvorí, vždy zvýši, pretože bude rýchlejší. Čím rýchlejšie objekt ide, tým viac tekutiny musí prechádzať, a tým má väčší odpor. Na objektoch pohybujúcich sa veľmi vysokou rýchlosťou môže dôjsť v dôsledku odporu k veľmi veľkému treniu, takže tieto objekty musia byť zvyčajne veľmi efektívne, inak sa vplyvom sily odporu rozpadnú.
   • Zvážte napríklad Lockheed SR-71 „Blackbird“, experimentálne špionážne lietadlo postavené počas studenej vojny. Blackbird, ktorý dokázal lietať pri rýchlostiach vyšších ako 3,2 mach, zažil pri týchto vysokých rýchlostiach extrémne aerodynamické sily napriek svojej racionálnej konštrukcii - dosť extrémnej, v skutočnosti, že kovový trup lietadla by sa skutočne rozšíril z tepla generovaného trenie vzduchu v strede letu.
   Reklama

Otázky a odpovede komunity

• Otázka Existuje nejaký materiál, ktorý má väčšie trenie ako iné?Bess Ruff, MA
  Vedkyňa pre životné prostredie Bess Ruff je doktorandkou z geografie na Floridskej štátnej univerzite. V roku 2016 získala magisterský titul v odbore environmentálna veda a manažment na Kalifornskej univerzite v Santa Barbare. Vykonávala prieskumné práce pre projekty morského priestorového plánovania v Karibiku a poskytovala podporu výskumu ako absolventka skupiny pre trvalo udržateľný rybolov.Bess Ruff, MAOdpoveď experta na životné prostredie Dobrý spôsob, ako získať lepšiu predstavu o tom, ktoré materiály majú väčšie trenie, ako iné, je vyhľadať tabuľku obsahujúcu koeficienty trenia pre bežné materiály. Prípadne môžete uvažovať o dvoch materiáloch a vyhľadať na internete ich trecie koeficienty, aby ste zistili, ktorý z nich má väčší trecí potenciál.
• Otázka Ako rýchlosť zvyšuje trenie? Čím rýchlejšie objekt ide, tým viac hmoty (plynu alebo kvapaliny) musí prejsť, a tým pádom má väčší odpor.
• Otázka Aké sú tri spôsoby zvýšenia trenia? Tri metódy zvyšovania trenia sú: 1.) pôsobením väčšej sily na objekt, 2.) zvýšením hmotnosti objektu, ktorý spôsobuje trenie, a 3.) vytvorením drsnejšieho kontaktného bodu.
• Otázka Čo zvyšuje trenie? Viac zrna na povrch zvyčajne zvyšuje trenie. Preto sa ľudia starajú o to, aby boli člny a lietadlá čo najhladšie.
• Otázka Ako môžem znížiť trecie sily? Leštením a / alebo použitím mazív /
• Otázka Čo sú dva povrchy, ktoré by zvyšovali trenie? Brúsny papier a drsný kameň by zvýšili trenie. Spravidla je väčšie trenie, ak je povrch drsný, a nie hladký.
• Otázka Ako môžem zvýšiť veľkosť sily, ktorá sa používa? Jonathan Ogutu Ak chcete zvýšiť použitú silu, jednoducho zvýšte tlak, ktorý vyvíjate pri interakcii s telom.
• Otázka Čo je to „prísne?“ Nie je v slovníku. Michael Wang Frikčný podľa Wikislovníka znamená „z, súvisiaci s trením alebo spôsobený trením“.
• Otázka Zvyšuje hladká a leštená podlaha trenie? Nie, nie, ale pomôže to znížiť trenie, aby bol váš drsný povrch hladký. Drsné povrchy zvyšujú trenie, zatiaľ čo hladké povrchy ho znižujú.
• Otázka Aké sú metódy na zníženie trenia? Ak chcete znížiť trenie, môžete povrch hladší, objekty zefektívniť alebo znížiť sily pôsobiace na povrchy.