Svako kretanje u prirodi i tehnologiji, koje uključuje prisutnost fizičkog kontakta između čvrstih tijela, popraćeno je trenjem. U ovom članku dat ćemo primjere sile trenja i pokazati u kojim slučajevima ona ima korisnu ulogu, a u kojima je nepoželjna.
Koje su vrste trenja između čvrstih tijela
U ovom članku razmotrit ćemo samo primjere sila trenja koje djeluju između čvrstih predmeta koji imaju fizički kontakt jedan s drugim.
Jedna od važnih vrsta trenja je statičko trenje. Na temelju samog naziva može se pretpostaviti da se manifestira kada jedno tijelo leži na površini drugog. Svima je poznato da je za pomicanje nekog teškog predmeta s mjesta potrebno primijeniti neku vanjsku silu usmjerenu duž dodirne površine tog predmeta i površine na kojoj stoji. Ovoj sili se suprotstavlja statička sila trenja. Djeluje između dodirnih površina tijela. Trenje mirovanja nastaje zbog prisutnosti hrapavosti na dodirnim površinama, bez obzira na to kakonisu bile glatke.
Druga vrsta trenja koju ćemo pogledati je trenje klizanja. Također nastaje zbog spomenute hrapavosti, kada se tijela klizeći počnu micati jedno u odnosu na drugo. Smjer i točka primjene sile trenja klizanja potpuno su isti kao kod statičkog trenja. Jedina razlika između ovih sila je ta što je sila klizanja uvijek manja od sile mirovanja.
Treći tip trenja, koji u tehnologiji ne igra manju ulogu od prve dvije, je trenje kotrljanja. Kao što mu ime kaže, pojavljuje se kada se jedno tijelo kotrlja po površini drugog. Razlog trenja kotrljanja leži u histerezi deformacije, što dovodi do "raspršenja" kinetičke energije tijela kotrljanja. U brojnim praktičnim slučajevima, ova sila trenja je 10-100 ili više puta manja od prethodnih razmatranih vrsta trenja.
Sve vrste sila trenja izravno su proporcionalne sili reakcije potpore kojom potonja djeluje na dotično tijelo.
Šteta i korist od statičke sile trenja: primjeri
Od svih navedenih vrsta trenja, možda je statično trenje "najbezopasnije". Činjenica je da u praksi gotovo uvijek igra korisnu ulogu. Njegova jedina negativna točka je što je veće od trenja klizanja. Posljednja činjenica znači da je za svaki početak kretanja potrebno uložiti veliki napor. Na primjer, da biste počeli skijati na snijegu, prvo ih morate doslovno "otrgnuti" sa snježne površine.
Postoji mnogo primjerakorištenje statičke sile trenja. Nabrojimo ih:
- Čavli i vijci koji čvrsto drže dva čvrsta tijela od drva, plastike i metala zajedno obavljaju svoju funkciju djelovanjem dotične sile.
- Pješačenje s osobom, vožnja automobila po cestama posljedica je činjenice da je statičko trenje veće od trenja klizanja. Inače bismo se teško kretali, ljudi i vozila bi klizili na jednom mjestu.
- Sva tijela koja počivaju na nagnutim površinama nastaju zbog djelovanja statičkog trenja. Da ovo posljednje ne bi postojalo, tada bi bilo nemoguće staviti ručnu kočnicu na auto na padini ili bilo koji kućni predmet na stol koji ima blagi nagib prema horizontu.
Trenje klizanja i njegove prednosti
Za razliku od statičkog trenja, koje uglavnom igra pozitivnu ulogu u ljudskom životu, trenje klizanja je obično štetna sila. Međutim, mogu se navesti dva primjera korisne sile trenja klizanja:
- Budući da trenje klizanja dovodi do zagrijavanja površine predmeta (prirodan i najlakši način pretvaranja mehaničke energije u toplinu), ovaj se učinak može koristiti za povećanje temperature tijela. Dakle, u davna vremena, naši su preci pravili vatru klizećim trenjem.
- Kada vozač želi zaustaviti vozilo, on pritisne papučicu kočnice. U tom slučaju kočioni diskovi klize unutar naplatka kotača i usporavaju njegovu rotaciju.
Oštećenje trenja klizanja
Primjeri djelovanja trenja klizanja su pomicanje ormarića po podu kada ga želimo preurediti u prostoriji, klizanje skijaša i klizača, proklizavanje kotača automobila kada su blokirani ili prilikom vožnje po skliskoj cesti, proklizavanje između trljajućih dijelova mehanizama raznih strojeva.
U svim ovim slučajevima, trenje klizanja igra štetnu ulogu. Ovi primjeri štetnosti trenja klizanja posljedica su činjenice da ono sprječava mehaničko kretanje i „pojede“određenu količinu kinetičke energije (skije, klizaljke, pokretne dijelove strojeva). Osim toga, pretvorba mehaničke energije u toplinsku dovodi do zagrijavanja dijelova koji se trljaju. Povećanje njihove temperature dovodi do promjene mikroskopske strukture, što narušava svojstva materijala. Konačno, navedeni primjeri sile trenja klizanja dovode do trošenja trljajućih površina, pojave neželjenih utora na njima i stanjivanja.
Trenje kotrljanja i njegova šteta i korist
Ako u korijenu razmotrimo pitanje korisnosti sile trenja kotrljanja, ispada da ona uopće ne postoji. Doista, trenje kotrljanja uvijek sprječava mehaničku rotaciju, dovodi do trošenja radnih dijelova i njihovog nepoželjnog zagrijavanja. Ipak, fenomen kotrljanja se široko koristi u strojarstvu (ležajevi, kotači vozila). To se objašnjava činjenicom da je sila trenja kotrljanja mnogo manja od slične sile klizanja, što smanjuje njezinu skalu za redove veličine.štetan utjecaj.
Povećanje i smanjenje sila trenja
Kao što smo vidjeli gore u primjerima, statične i klizne sile trenja su ponekad korisne, a ponekad štetne. U tom smislu, čovječanstvo već dugo koristi metode za promjenu razmjera trenja, kako u smjeru povećanja odgovarajuće sile, tako i u smjeru njenog smanjenja.
Sjajni primjeri kako povećati silu trenja su posipanje pijeska i soli po ledu na cestama. Kao rezultat ovih djelovanja dolazi do povećanja hrapavosti ledene površine i, kao rezultat, povećanja sila statičkog i kliznog trenja.
Drugi način povećanja dotičnih sila je korištenje posebnih površina. Upečatljiv primjer je površina zimske gume automobila, koju karakterizira dubok gazni sloj i prisutnost metalnih šiljaka.
Tijekom skijanja, kao i tijekom rotacije ležajeva raznih mehanizama, trenje ima negativnu ulogu. Za njegovo smanjenje koriste se posebna maziva, obično na bazi masti (vosak, litol).
