Sisu

• Astuda
• 1. meetod 2-st: karedama pinna loomine
• 2. meetod 2-st: suurendage vedeliku või gaasi takistust
• Hoiatused

Kas olete kunagi mõelnud, miks käed kiiresti kokku hõõrudes soojaks saavad või miks saate tegelikult kahte pulka kokku hõõrudes tuld teha? Vastus on hõõrdumine! Kui kaks pinda üksteise vastu hõõruvad, neutraliseerivad nad teineteise liikumise mikroskoopilisel tasemel. See takistus tekitab kuumuse kujul energiat, mida saate kasutada oma käte soojendamiseks, tule tegemiseks jne. Mida suurem on hõõrdumine, seda rohkem energiat eraldub, nii et osake suurendada kahe liikuva hõõrdumist. mehaanilises süsteemis olevad osad annavad teile põhimõtteliselt võimaluse palju soojust tekitada!

Astuda

1. meetod 2-st: karedama pinna loomine

1. Looge rohkem "töötlemata" või kleepuvaid kontaktpunkte. Kui kaks materjali libisevad või hõõruvad üksteise vastu, võib juhtuda kolm asja: väikesed nurgad, praod ja ebatasasused pinnal võivad kinni jääda; üks või mõlemad pinnad võivad vastuseks liikumisele deformeeruda; ja lõpuks võivad mis tahes pinna aatomid hakata üksteisega suhtlema. Praktilistel eesmärkidel teevad kõik need kolm sama asja: tekitavad hõõrdumist. Hõõrdumise suurendamiseks on lihtne abrasiivsete (nt liivapaber), deformeeruvate (nagu kumm) või kleepuvate (nagu liim jne) pindade valimine.
   • Tehnilised õpikud ja muud sarnased materjalid võivad olla suurepärased abivahendid hõõrdumise suurendamiseks kasutatavate materjalide valimisel. Enamikul standardsetest ehitusmaterjalidest on teada "hõõrdetegur" - see tähendab, kui palju hõõrdumist koos teiste pindadega tekib. Allpool on loetletud ainult väheste teadaolevate materjalide hõõrdetegurid (suurem väärtus näitab suuremat hõõrdumist):
   • Alumiinium alumiiniumil: 0,34
   • Puit puidul: 0,129
   • Kuiv betoon kummil: 0,6-0,85
   • Märg betoon kummil: 0,45-0,75
   • Jää jääl: 0,01
2. Lükake need kaks pinda tugevamalt kokku. Füüsika põhidefinitsioon ütleb, et objekti hõõrdumine on proportsionaalne normaaljõuga (meie eesmärgil on see jõud võrdne sellega, millega objekt teise vastu surub). See tähendab, et kahe pinna vahelist hõõrdumist saab suurendada, kui pinnad suurema jõuga kokku suruda.
   • Kui olete kunagi kasutanud pidurikettaid (näiteks autol või jalgrattal olevaid), siis olete seda põhimõtet näinud. Sellisel juhul surutakse pidureid vajutades hõõrdumist tekitavate plokkide komplekt vastu ratastele kinnitatud metallkettaid. Mida tugevamalt pidureid vajutate, seda tugevamalt klotsid ketaste vastu surutakse ja hõõrdumist on rohkem. See võimaldab teil sõiduk kiiresti peatada, kuid eraldab ka palju soojust, mistõttu on pidurisüsteemid pärast tugevat pidurdamist sageli väga kuumad.
3. Peatage kõik suhtelised liikumised. See tähendab, et kui üks pind liigub teise suhtes, peatate selle. Siiani oleme keskendunud dünaamiline (või "libisev") hõõrdumine - hõõrdumine, mis tekib siis, kui kaks eset või pinda üksteise vastu hõõruvad. Tegelikult erineb see hõõrdumisvorm staatiline hõõrdumine - hõõrdumine, mis tekib siis, kui objekt hakkab liikuma teise objekti vastu. Sisuliselt on kahe objekti hõõrdumine suurim siis, kui nad hakkavad üksteise vastu liikuma. Kui nad on liikvel, väheneb hõõrdumine. See on üks põhjus, miks rasket eset on raske liikuma saada kui selle hoidmine.
   • Staatilise ja dünaamilise hõõrdumise erinevuse jälgimiseks proovige järgmist lihtsat katset: asetage oma kodus sile põrandale tool (või muu mööbel) (mitte vaibale või vaibale). Veenduge, et mööbli põhjas ei oleks kaitsvaid "naelu" ega muud tüüpi materjali, mis hõlbustaks põrandal libisemist. Proovige mööblit lihtsalt suruge piisavalt tugevalt, nii et see hakkab liikuma. Peaksite tähele panema, et kui mööbel hakkab liikuma, on seda kohe palju lihtsam lükata. Seda seetõttu, et mööbli ja põranda dünaamiline hõõrdumine on staatilisest hõõrdumisest väiksem.
4. Eemaldage pindade vahelt vedelikud. Vedelikud nagu õli, rasv, vaseliin jne võivad oluliselt vähendada hõõrdumist esemete ja pindade vahel. Seda seetõttu, et kahe tahke aine hõõrdumine on tavaliselt palju suurem kui tahkete ainete ja nende vahel oleva vedeliku vahel. Hõõrdumise suurendamiseks võite võrrandist välja võtta kõik võimalikud vedelikud, hõõrdumist põhjustavad ainult "kuivad" osad.
   • Proovige järgmist lihtsat katset, et saada aimu, kuivõrd vedelikud võivad hõõrdumist vähendada: Hõõruge käsi kokku, kui neil on külm ja soovite neid soojendada. Peaksite kohe märkama, et nad lähevad hõõrumisest soojemaks. Seejärel pange peopesadesse paraja koguse kreemi ja proovige sama uuesti teha. Pealegi ei tohiks olla lihtsam käsi kiiresti kokku hõõruda, vaid märkate ka, et need lähevad vähem kuumaks.
5. Libiseva hõõrdumise tekitamiseks eemaldage rattad või kandurid. Rattad, kandurid ja muud "veerevad" esemed kogevad spetsiaalset hõõrdetüüpi, mida nimetatakse veerevaks hõõrdumiseks. See hõõrdumine on peaaegu alati väiksem kui sama objekti üle maa libistamisel tekkiv hõõrdumine. - Sellepärast kipuvad need esemed veerema ja ei libise maapinnal. Mehaanilises süsteemis hõõrdumise suurendamiseks võite eemaldada rattad, kandurid jne, nii et osad libisevad üksteise vastu, mitte ei veere.
   • Mõelgem näiteks sellele, mis vahe on raske kaalu vedamisel üle maa vankri ekvivalentkaalu vahel. Vagunil on rattad, nii et seda on lihtsam tõmmata kui vankrit, mis lohiseb mööda maad, tekitades samas palju libisevat hõõrdumist.
6. Suurendage viskoossust. Tahked esemed pole ainsad asjad, mis võivad hõõrdumist tekitada. Vedelad ained (vedelikud ja gaasid nagu vastavalt vesi ja õhk) võivad tekitada ka hõõrdumist. Tahkisest mööda voolates tekib vedeliku hõõrdumise suurus mitmest tegurist. Üks lihtsamini kontrollitav on viskoossus - seda nimetatakse tavaliselt paksuseks. Üldiselt põhjustavad kõrge viskoossusega vedelikud (need on "paksud", "kleepuvad" jne) rohkem hõõrdumist kui vähem viskoossed (need on "siledad" ja "vedelad") vedelikud.
   • Näiteks võtke arvesse pingutuste erinevust, mida peate tegema, kui puhute vett läbi põhu, võrreldes meega läbi põhu. Vesi ei ole eriti viskoosne ja liigub põhust hõlpsalt läbi. Mett on põhust läbi puhuda palju keerulisem. Selle põhjuseks on asjaolu, et mee kõrge viskoossus tekitab palju vastupanu ja seega hõõrdumist, kui seda puhutakse läbi kitsa toru, näiteks õlekõrre.

2. meetod 2-st: suurendage vedeliku või gaasi takistust

1. Suurendage vedeliku viskoossust. Meedium, mille kaudu objekt liigub, avaldab objektile jõudu, mis tervikuna üritab objektile hõõrdejõudu tühistada. Mida tihedam on vedelik (ja seetõttu viskoossem), seda aeglasemalt liigub objekt antud jõu mõjul läbi selle vedeliku. Näiteks: marmor kukub läbi õhu palju kiiremini kui läbi vee ja läbi vee kiiremini kui siirupi kaudu.
   • Enamiku vedelike viskoossust saab temperatuuri alandades suurendada. Näiteks: marmor langeb külma siirupi kaudu aeglasemalt kui toatemperatuuril oleva siirupi kaudu.
2. Suurendage õhule avatud ala. Nagu ülalpool näidatud, võivad vedelad ained, näiteks vesi ja õhk, tahkete ainete voolamisel tekitada hõõrdumist. Hõõrdejõudu, mida objekt kogeb vedeliku kaudu liikudes, nimetatakse resistentsuseks (sõltuvalt keskkonnast nimetatakse seda ka "õhutakistuseks", "veekindluseks" jne). Vastupidavuse üheks omaduseks on see, et objekt suurema ristlõikega - st vedeliku kaudu liikudes suurema profiiliga objekt - kogeb suuremat vastupanu. See annab vedelikule suurema pinna, mille vastu suruda, mis suurendab objekti hõõrdumist selle liikumisel.
   • Oletame, et veeris ja paberileht kaaluvad kumbki ühe grammi. Kui laseme mõlemal korraga kukkuda, kukub kivike otse alla, samal ajal kui paberileht aeglaselt keerleb. Siin näete õhutakistust toimimas - õhk surub vastu paberi suurt laia pinda, tekitades vastupanu ja paber kukub alla palju aeglasemalt kui kivike, millel on suhteliselt kitsas ristlõige.
3. Valige suurema vastupanuga kuju. Kuigi objekti ristlõige on hea üldine on takisti suuruse näitaja, tegelikkuses on takisti arvutused palju keerulisemad. Erinevad kujundid käituvad läbitavate vedelike puhul erineval viisil - see tähendab, et mõned kujundid (nt lamedad plaadid) on vastupidavamad kui teised (nt kerad), mis on valmistatud samast materjalist. Kuna õhutakistuse suhtelise suuruse mõõtmist nimetatakse ka "takistuskoefitsiendiks", öeldakse, et suure õhutakistusega kujunditel on suurem takistuskoefitsient.
   • Mõelgem näiteks lennuki tiibadele. Lennuki tüüpilise tiiva kuju nimetatakse a aerodünaamiline leht. See sile, kitsas ja ümar kuju liigub hõlpsasti õhu kaudu. Vastupidavuskoefitsient on väga madal - 0,45. Teiselt poolt võite ette kujutada, et tiival on teravad nurgad, see on ploki kujuline või näeb välja nagu prisma. Need tiivad tekitavad palju rohkem hõõrdumist, kuna tekitavad lennu ajal palju vastupanu. Prismadel on seega suurem takistuskoefitsient kui tiibprofiilidel - umbes 1,14.
4. Muutke objekt vähem voolujooneliseks. Teine nähtus, mis on seotud erinevate kujundite erinevate takistuskoefitsientidega, on see, et suurema, ruudukujulisema "kattega" objektid tekitavad üldiselt rohkem lohistamist kui muud objektid. Need objektid koosnevad karedatest, sirgetest joontest ja tavaliselt ei kitsene selja suunas. Teisest küljest on voolujoonelised esemed sageli ümaramad ja kitsenevad selja poole - nagu kala keha.
   • Näiteks keskmise pereauto tänapäevane disain, võrreldes aastakümnete taguse sama tüübiga. Varem olid autod palju blokeeritumad ning neil oli palju rohkem sirgeid ja ristkülikukujulisi jooni. Tänapäeval on enamik pereautosid palju sujuvamad ja suures osas pehmelt ümardatud. Seda tehakse meelega - sujuv kuju tähendab, et auto kogeb vähem lohistamist, vähendades mootori jõupingutusi auto liigutamiseks (ja vähendades gaasi läbisõitu).
5. Kasutage materjali, mis laseb vähem õhku läbi. Mõned materjalid lasevad vedelikke ja gaase läbi. Teisisõnu, vedeliku läbimiseks on augud. See tagab, et eseme pind, mille vastu vedelik surub, muutub väiksemaks, seega on vähem vastupanu.See omadus jääb kehtima ka siis, kui augud on mikroskoopilised - seni, kuni augud on piisavalt suured vedeliku / õhu läbilaskmiseks, takistus väheneb. Seetõttu on langevarjud, mis on loodud selleks, et tekitada palju õhutakistust ja vähendada seeläbi kellegi või millegi kukkumiskiirust, tugevast, kergest siidist või nailonist, mitte puuvillast või kohvifiltrist.
   • Selle omaduse näitena toimimises mõelge sellele, mis juhtub lauatennise nahkhiirega, kui puurite sinna paar auku. Aju kiireks liigutamiseks on siis palju lihtsam. Aukud võimaldavad aerul õõtsumisel läbi sõita, mis vähendab oluliselt vastupanu ja võimaldab aerul kiiremini liikuda.
6. Suurendage objekti kiirust. Lõpuks, olenemata eseme kujust või materjalist läbilaskvast materjalist, suureneb vastupanu, millega see kokku puutub, kiiremini liikudes alati. Mida kiiremini objekt liigub, seda vedelam peab ta liikuma, mis omakorda suurendab takistust. Väga suurel kiirusel liikuvad objektid võivad suure takistuse tõttu kogeda väga suurt hõõrdumist, mistõttu need objektid tavaliselt sujuvad seal või muidu lagunevad nad vastupanu jõu tõttu.
   • Vaatleme külma sõja ajal ehitatud eksperimentaalset spioonilennukit Lockheed SR-71 "Blackbird". Blackbird, mis suutis lennata kiirusega Mach 3,2, koges hoolimata selle sujuvast konstruktsioonist äärmiselt suurt vastupanu nendest suurtest kiirustest - piisavalt äärmuslik, et lennuki metallkere laieneks lennu ajal õhust hõõrdumisest tekkiva kuumuse tõttu. .

Hoiatused

• Äärmiselt suur hõõrdumine võib eraldada palju energiat kuumuse kujul! Näiteks ei taha te tõesti pärast oma tugevat pidurit vajutamist oma auto piduriklotse puudutada!
• Suured jõud, mis vabanevad vedelikust läbi tõmmates, võivad sellele objektile struktuurseid kahjustusi tekitada. Näiteks kui pistate kiirpaadiga sõites õhukese vineeritüki lameda külje vette, on tõenäoline, et see rebitakse puruks.