Sisu

• Sammud
• Meetod 1/2: kehade pindade hõõrumine
• Meetod 2/2: eesmine vastupanu
• Näpunäiteid

Kas olete kunagi mõelnud, miks teie käed lähevad soojaks, kui te neid üksteise vastu hõõrute, või miks saate tuld teha, kui hõõrute kahte puutükki? Vastus on hõõrdumine! Kui kaks keha liiguvad üksteise suhtes, ilmneb hõõrdejõud, mis takistab sellist liikumist.Hõõrdumine võib põhjustada energia vabanemist kuumuse, käte soojendamise, põleva tule jne kujul. Mida rohkem hõõrdumist, seda rohkem energiat vabaneb, nii et mehaanilise süsteemi liikuvate osade vahelist hõõrdumist suurendades saate palju soojust!

Sammud

Meetod 1/2: kehade pindade hõõrumine

1. 1 Kui kaks keha liiguvad üksteise suhtes, võivad toimuda järgmised kolm protsessi: kehade pinna ebatasasused takistavad kehade liikumist üksteise suhtes; üks või mõlemad kehapinnad võivad sellise liikumise tagajärjel deformeeruda; iga pinna aatomid võivad üksteisega suhelda. Kõik need protsessid on seotud hõõrdumisega. Seetõttu valige hõõrdumise suurendamiseks abrasiivpinnaga (nt liivapaber), deformeeruva pinnaga (näiteks kummist) või liimimisomadustega pinnaga (nt kleepuv) kehad.
   • Lisateavet hõõrdumist suurendavate materjalide valimise kohta leiate õpetustest või veebiavarustest. Tavaliste materjalide puhul leiate nende hõõrdetegurid (kvantitatiivne omadus jõule, mis on vajalik ühe materjali libistamiseks või teisaldamiseks üle teise pinna). Mõnede materjalide hõõrdetegurid on loetletud allpool (mida suurem on koefitsient, seda suurem on hõõrdumine):
   • Alumiiniumist alumiiniumini: 0,34
   • Puit puidust: 0,129
   • Kuiv betoon kummi kohal: 0,6–0,85
   • Märg betoon kummist: 0,45-0,75
   • Jää jääl: 0,01
2. 2 Hõõrdumise suurendamiseks suruge kehad üksteisele lähemale, kuna hõõrdejõud on võrdeline hõõrdkehale mõjuvate jõududega (jõud, mis on suunatud risti kehade liikumissuunaga üksteise suhtes).
   • Mõelge ketaspiduritele autos. Mida rohkem piduripedaali vajutate, seda rohkem piduriklotsid ratta velje vastu surutakse, seda suurem on hõõrdumine ja auto peatub kiiremini. Kuid mida tugevam on hõõrdumine, seda rohkem soojust eraldub, nii et tugeval pidurdamisel lähevad piduriklotsid väga kuumaks.
3. 3 Kui üks keha liigub, peatage see. Siiani oleme arvestanud libiseva hõõrdumisega, mis tekib siis, kui kehad üksteise suhtes liiguvad. Libisev hõõrdumine on palju väiksem kui staatiline hõõrdumine, see tähendab jõud, mis tuleb ületada, et kaks kokkupuutuvat keha liikuma panna. Seetõttu on rasket eset liigutada raskem kui juhtida, kui see juba liigub.
   • Tehke lihtne katse, et mõista erinevust libiseva hõõrdumise ja staatilise hõõrdumise vahel. Asetage tool siledale põrandale (mitte vaibale). Veenduge, et tooli jalgadel poleks libisemise vältimiseks kummi ega muid padjaid. Lükake tooli selle liigutamiseks. Märkate, et kui tool on liikumas, on teil seda kergem lükata, sest tooli ja põranda vaheline libisev hõõrdumine on väiksem kui puhkeolekus hõõrdumine.
4. 4 Hõõrdumise suurendamiseks eemaldage kahe pinna vaheline rasv. Määrdeained (õlid, vaseliin jne) vähendavad oluliselt hõõrdejõudu hõõrduvate kehade vahel, sest kuivainete hõõrdetegur on palju suurem kui tahke aine ja vedeliku hõõrdetegur.
   • Tehke lihtne katse. Hõõruge kuivad käed kokku ja märkate, et nende temperatuur on tõusnud (need on soojemad). Nüüd tehke käed märjaks ja hõõruge neid uuesti. Nüüd pole teil mitte ainult lihtsam käsi kokku hõõruda, vaid need soojenevad ka vähem (või aeglasemalt).
5. 5 Vabanege laagritest, ratastest ja muudest veerekehadest, et vabaneda veerehõõrdumisest ja saada libisemishõõrdumine, mis on palju suurem kui esimene (seetõttu on ühe kere rullimine teise suhtes kergem kui selle lükkamine / tõmbamine).
   • Kujutage näiteks ette, et panete sama massiga kehad kelgule ja ratastega kärule. Ratastega vankrit on palju lihtsam liigutada (veerehõõrdumine) kui kelku (libisev hõõrdumine).
6. 6 Hõõrdejõu suurendamiseks suurendage vedeliku viskoossust. Hõõrdumine toimub mitte ainult tahkete ainete liigutamisel, vaid ka vedelikes ja gaasides (vastavalt vees ja õhus). Vedeliku ja tahke aine hõõrdumine sõltub mitmest tegurist, näiteks vedeliku viskoossusest - mida suurem on vedeliku viskoossus, seda suurem on hõõrdejõud.
   • Kujutage näiteks ette, et joote vett ja mett läbi kõrre. Madala viskoossusega vesi läbib kergesti kõrre, kuid kõrge viskoossusega mesi vaevalt õlgedest läbi (kuna mesi hõõrub rohkem vastu põhu seinu).

Meetod 2/2: eesmine vastupanu

1. 1 Suurendage oma keha pindala. Nagu eespool märgitud, tekib tahkete ainete liikumisel vedelikes ja gaasides ka hõõrdejõud. Jõudu, mis takistab kehade liikumist vedelikes ja gaasides, nimetatakse frontaalseks takistuseks (mõnikord nimetatakse seda õhutakistuseks või veekindluseks). Frontaalne takistus on suurem kehapinna suurenemisega, mis on suunatud risti keha liikumissuunaga läbi vedeliku või gaasi.
   • Näiteks võtke 1 g kaaluv pellet ja sama kaaluga paberileht ning vabastage need samal ajal. Terad langevad kohe põrandale ja paberileht vajub aeglaselt alla. Siin on lohistamise põhimõte lihtsalt nähtav - paberi pind on palju suurem kui pelletil, seega on õhutakistus suurem ja paber langeb põrandale aeglasemalt.
2. 2 Kasutage kõrge õhutakistusteguriga kehakuju. Liikumise suhtes risti suunatud kehapinna järgi saab otsmikupidamise kohta otsustada ainult üldsõnaliselt. Erineva kujuga kehad suhtlevad vedelike ja gaasidega erineval viisil (kui kehad liiguvad läbi gaasi või vedeliku). Näiteks on ümmargusel tasasel plaadil suurem takistus kui ümmargusel pallikujulisel plaadil. Erineva kujuga kehade lohistamist iseloomustavat väärtust nimetatakse takistuskoefitsiendiks.
   • Mõelge näiteks lennuki tiivale. Lennuki tiiva kuju nimetatakse aerofiiliks. See on klanitud, kitsas ja ümar kuju, millel on madal õhutakistustegur (umbes 0,45). Teisest küljest kujutage ette, et lennuki tiib on kujundatud ruudukujulise ristkülikukujulise prismana. Selliste tiibade puhul oleks takistus tohutu (see on tõsi, kuna ruudukujulise ristkülikukujulise prisma tõmbetegur on 1,14).
3. 3 Kasutage vähem voolujoonelisi kehasid. Reeglina on suurtel kuubikutel suur takistus. Sellistel kehadel on ristkülikukujulised nurgad ja need ei kitsene lõpu poole. Teisest küljest on voolujoonelised kehad ümardatud ja tavaliselt lõpu poole kitsenevad.
   • Näiteks võrrelge kaasaegset autot ja mitukümmend aastat tagasi valmistatud autot. Vanad autod olid ruudukujulised, kaasaegsetel aga palju siledaid kurve. Seetõttu on kaasaegsetel autodel väiksem takistus ja nad vajavad väiksemat mootori võimsust (mis toob kaasa kütusesäästu).
4. 4 Kasutage ilma aukudeta kehasid. Igasugune läbiv auk kehas vähendab takistust, lastes õhust või veest läbi augu (augud vähendavad kehapinda liikumisega risti). Mida suuremad on läbivad augud, seda väiksem on takistus. Seetõttu on langevarjud, mis on loodud tekitama palju takistusi (langemiskiiruse aeglustamiseks), valmistatud vastupidavast, kergest siidist või nailonist, mitte marlist.
   • Näiteks saate suurendada oma ping-pongi mõla kiirust, puurides mõla mitu auku (et vähendada mõla pindala ja vähendada takistust).
5. 5 Suurendage tõmbe suurendamiseks keha kiirust (see kehtib mis tahes kuju ja materjaliga kehade kohta). Mida suurem on objekti kiirus, seda suurem on vedeliku või gaasi maht, mida see peab läbima, ja seda suurem on takistus. Väga suure kiirusega liikuvad kehad tunnevad tohutut tõmmet, seega tuleb neid sujuvamaks muuta; muidu hävitab vastupanu jõud.
   • Võtame näiteks külma sõja ajal ehitatud eksperimentaalse luurelennuki Lockheed SR-71. See lennuk võis lennata suurel kiirusel M = 3,2 ja vaatamata voolujoonelisele kujule koges ta tohutut tõmmet (nii suur, et metall, millest õhusõiduki kere valmistati, hõõrdumise tõttu kuumutamisel laienes).

Näpunäiteid

• Pidage meeles, et hõõrdumine eraldab soojuse kujul palju energiat. Näiteks ärge puudutage kohe pärast pidurdamist auto piduriklotse!
• Pidage meeles, et suure takistusega jõud võib viia vedelikus liikuva keha hävitamiseni. Näiteks kui paned paadisõidu ajal vineeritüki vette (nii et selle pind oleks paadi liikumisega risti), siis suure tõenäosusega vineer puruneb.