Trenje je sila koja se suprotstavlja kretanju objekta. Da bi zaustavila pokretni predmet, sila mora djelovati u smjeru suprotnom od smjera gibanja. Na primjer, ako gurnete loptu koja leži na podu, ona će se pomaknuti. Sila guranja ga pomiče na drugo mjesto. Postupno se lopta usporava i prestaje kretati. Sila koja se suprotstavlja kretanju predmeta naziva se trenje. U prirodi i tehnologiji postoji ogroman broj primjera primjene ove sile.
Vrste trenja
Postoje različite vrste trenja:
Oštrica klizaljke koja se kreće po ledu primjer je klizanja. Dok se klizač kreće po klizalištu, dno klizaljki dodiruje pod. Izvor trenja je kontakt između površine oštrice i leda. Određuje težinu predmeta i vrstu površine po kojoj se krećekoličina klizanja (trenja) između dva predmeta. Teški predmet vrši veći pritisak na površinu po kojoj klizi, pa će doći do većeg trenja klizanja. Budući da je trenje posljedica privlačnih sila između površina objekata, količina trenja ovisi o materijalima dvaju međusobno povezanih predmeta. Pokušajte klizati na glatkom jezeru i bit će vam puno lakše nego klizati po gruboj makadamskoj cesti
- Trenje mirovanja (kohezija) - sila koja se javlja između 2 dodirujuća tijela i sprječava nastanak kretanja. Na primjer, da biste premjestili ormar, zabili čavao ili vezali vezice, morate prevladati silu prianjanja. Mnogo je sličnih primjera trenja u prirodi i tehnologiji.
- Kada vozite bicikl, kontakt između kotača i ceste primjer je trenja kotrljanja. Kada se predmet kotrlja po površini, sila potrebna za prevladavanje trenja kotrljanja je mnogo manja od one potrebne za prevladavanje klizanja.
Kinetičko trenje
Kada ste gurnuli knjigu na stol i ona se pomaknula na određenu udaljenost, doživjela je trenje pokretnih objekata. Ova sila je poznata kao kinetička sila trenja. Djeluje na jednu površinu druge kada se dvije površine trljaju jedna o drugu jer se jedna ili obje površine pomiču. Ako stavite dodatne knjige na prvu knjigu kako biste povećali normalnu silu, kinetička sila trenja bit ćepovećanje.
Postoji sljedeća formula: Ftrenje=ΜFn. Sila kinetičkog trenja jednaka je umnošku koeficijenta kinetičkog trenja i normalne sile. Između ove dvije sile postoji linearni odnos. Koeficijent kinetičkog trenja povezuje silu trenja s normalnom silom. Budući da se radi o sili, jedinica za njeno mjerenje je Newton.
Statično trenje
Zamislite da pokušavate gurnuti sofu po podu. Pritišćete ga s malom snagom, ali se ne pomiče. Statička sila trenja djeluje kao odgovor na silu, u pokušaju da izazove pomicanje nepokretnog objekta. Ako na predmet nema takve sile, statička sila trenja je nula. Ako postoji sila koja pokušava izazvati kretanje, druga će se povećati na svoju maksimalnu vrijednost prije nego što bude savladana i kretanje će započeti.
Formula za ovaj prikaz: Ftrenje=ΜsFn. Sila statičkog trenja manja je ili jednaka umnošku koeficijenta statičkog trenja Μ (s) i normalne sile F (n). U primjeru sofe, maksimalna statička sila trenja uravnotežuje silu osobe koja je gura dok se kauč ne počne micati.
Mjerenje koeficijenata trenja
Što određuje silu trenja? U prirodi i tehnologiji određenu ulogu imaju materijali od kojih su izrađene površine. Na primjer, zamislite da pokušavate igrati košarku dok nosite čarape umjesto atletskih cipela. Možeznačajno pogoršati vaše šanse za pobjedu. Cipela pomaže osigurati snagu potrebnu za kočenje i brzu promjenu smjera tijekom trčanja po površini. Više je trenja između vaših cipela i košarkaškog terena nego između vaših čarapa i poliranog drvenog poda.
Različiti koeficijenti pokazuju koliko lako jedan objekt može kliziti preko drugog. Njihova točna mjerenja prilično su osjetljiva na površinske uvjete i određuju se eksperimentalno. Mokre površine ponašaju se sasvim drugačije od suhih.
Fizika: sila trenja u prirodi i tehnologiji
Stalno doživljavate trenja i trebali biste biti sretni što je to moguće. Upravo ta sila pomaže zadržati nepokretne predmete na mjestu, a osoba ne pada kada hoda. Što je trenje? U prirodi i tehnologiji primjeri se mogu naći na svakom koraku. Možda to ne shvaćate, ali već ste vrlo upoznati s ovom moći. Javlja se u suprotnom smjeru kretanja i zbog toga je to sila koja utječe na kretanje predmeta.
Kada pomičete kutiju po podu, trenje djeluje o kutiju u suprotnom smjeru od kutije. Dok hodate niz planinu, trenje djeluje protiv vašeg kretanja prema dolje. Kada pritisnete kočnice u automobilu i nastavite se kretati neko vrijeme, trenje djeluje protiv vašeg smjera klizanja, što pomaže da se na kraju potpuno zaustavi proklizavanje.
Kada se dva objekta "trljaju" jedan o drugi, postavljaju se sileprivlačenje između molekula objekata, uzrokujući trenje. U prirodi i tehnologiji može se pojaviti između gotovo svih faza materije - čvrstih tvari, tekućina i plinova. Trenje se događa između dva predmeta, kao što su kutija i pod, ali se također može pojaviti između ribe i vode u kojoj plivaju, te predmeta koji padaju u zrak. Trenje zbog zraka ima poseban naziv: otpor zraka.
Uloga trenja u prirodi, tehnologiji, životu
Trenje je sastavni dio ljudskog iskustva. Trakcija nam je potrebna za hodanje, stajanje, rad i vožnju. U isto vrijeme, potrebna nam je energija za prevladavanje otpora kretanju, tako da previše trenja zahtijeva višak energije za obavljanje posla, što rezultira neučinkovitošću. U 21. stoljeću čovječanstvo se suočava s dvostrukim izazovima nestašice energije i globalnog zatopljenja zbog izgaranja fosilnih goriva. Stoga je sposobnost kontrole trenja postala glavni prioritet u današnjem svijetu. Međutim, mnogima još uvijek nedostaje razumijevanje temeljne prirode trenja.
Trenja u prirodi i tehnologiji (fizika) oduvijek su bili predmet znatiželje. Intenzivno proučavanje podrijetla ove sile započelo je u 16. stoljeću, nakon pionirskog rada Leonarda da Vincija. Međutim, napredak u razumijevanju njegove prirode bio je spor, otežan nedostatkom instrumenta za točno mjerenje. Genijalni eksperimenti koje su proveli znanstvenik Coulomb i drugi pružili su važne informacije za postavljanje temelja za razumijevanje. Počevši od kasnih 1800-ih i početkomParni strojevi, lokomotive, a potom i avioni pojavili su se 1900-ih. Također, istraživanje svemira zahtijeva jasno razumijevanje trenja i sposobnost njegove kontrole.
Značajan napredak u primjeni i kontroli trenja u prirodnoj tehnologiji, u svakodnevnom životu, postignut je pokušajima i pogreškama. Početkom 21. stoljeća pojavila se nova dimenzija trenja na nano-razmjerima zbog korištenja nanotehnologija. Ljudsko razumijevanje atomskog i molekularnog trenja brzo se širi. Danas energetska učinkovitost i proizvodnja obnovljive energije zahtijevaju hitnu pozornost jer znanost nastoji smanjiti emisije ugljika. Sposobnost kontrole trenja postaje važan korak u potrazi za održivim tehnologijama. To je pokazatelj energetske učinkovitosti. Ako je moguće smanjiti nepotrebne gubitke energije i povećati trenutnu energetsku učinkovitost, to će dati vremena za razvoj alternativnih izvora energije.
Primjeri trenja u životu
Trenje je sila otporna. Ometa kretanje drugog objekta primjenom neke sile. Ali odakle dolazi ta moć? Prvo, vrijedi ga početi razmatrati s molekularne razine. Trenje koje vidimo u svakodnevnom životu može biti uzrokovano hrapavostom površine. To je ono za što su znanstvenici dugo vremena vjerovali da je glavni razlog njegovog izgleda.
Najjednostavniji primjeri trenja u prirodi i tehnologiji su sljedeći:
- Prilikom hodanja sila trenja toutječe na taban, daje nam priliku da krenemo naprijed.
- Ljestve naslonjene na zid ne padaju na pod.
- Ljudi vežu pertle.
- Bez sile trenja, automobili se ne bi mogli voziti ne samo uzbrdo, već ni po ravnoj cesti.
- U prirodi pomaže životinjama da se penju na drveće.
Postoji mnogo takvih točaka, postoje i slučajevi u kojima se ova sila, naprotiv, može umiješati. Na primjer, kako bi se smanjilo trenje, ribama se daje poseban lubrikant, zahvaljujući kojem se, kao i aerodinamičan oblik tijela, mogu glatko kretati u vodi.
