Увеличение и уменьшение трения
Сила, действующая между двумя телами, которые скользят или пытаются скользить друг относительно друга, называется трением. Например, когда мы толкаем коробку по неровному полу, трение усложняет задачу.
Трение также известно как противодействующая сила, поскольку оно всегда действует в противоположном направлении от тела, которое движется или пытается двигаться. Движущееся тело замедляется за счет силы трения. Иногда трение полезно, так как оно предотвращает скольжение автомобильных шин на дороге, а также помогает нам ходить по тротуару, не скользя. Во время ходьбы трение, возникающее между подошвой обуви и землей, предотвращает скольжение.
Иногда слишком большое трение не нужно, и мы хотим уменьшить трение. Например, трение между частями машины снижает эффективность машины, и чтобы уменьшить это трение, мы смазываем детали машины. Масло помогает разделить поверхности, и это помогает уменьшить трение между ними.
Факторы, влияющие на трение
Существует множество факторов, влияющих на условия трения на границе раздела двух поверхностей, находящихся в относительном движении. Эти факторы следующие:
- Отделка поверхности. На коэффициент трения сильно влияют шероховатость, количество и даже точки контакта неровностей на поверхности.
- Температура . Общий уровень холода, тепла или холода в окружающей среде может влиять на трение. Например, температура определяет, будут ли противоизносные или противозадирные присадки эффективными в определенных областях применения.
- Эксплуатационная нагрузка – трение напрямую зависит от нагрузки. Нагрузка, превышающая расчетную, резко увеличивает коэффициент трения трения.
- Относительная скорость. Увеличение скорости сверх указанного безопасного уровня резко увеличивает трение.
- Природа относительного движения между поверхностями . На коэффициент трения также влияет движение скольжения по сравнению с движением качения.
Методы увеличения трения
Метод 1: Создайте неровную, прочную или клейкую точку контакта. Когда два или более тела скользят или трутся друг о друга, могут произойти три вещи: небольшие неровности, закоулки и щели на поверхностях могут зацепиться друг за друга; одна или обе поверхности могут деформироваться из-за движения; и, наконец, атомы внутри каждой поверхности могут взаимодействовать друг с другом. Практически все три эффекта делают одно и то же: создают трение. Адгезивное взаимодействие с другими поверхностями (например, липкий клей и т. д.) — простой способ увеличить трение.
Способ 2: Сильнее прижмите две поверхности друг к другу. Фундаментальный принцип базовой физики заключается в том, что трение, испытываемое телом, прямо пропорционально его нормальной силе. Это означает, что мы можем увеличить трение между двумя поверхностями, если мы прижмем поверхности друг к другу с большей силой.
Способ 3: Остановка любого относительного движения. То есть, если одно тело находится в движении относительно другого тела, остановите его. До сих пор мы фокусировались на трении скольжения, также известном как кинетическое трение — трение, возникающее между двумя телами, когда они скользят друг относительно друга. На самом деле это трение отличается от трения покоя, которое возникает, когда тела только начинают двигаться друг относительно друга. Трение между двумя телами является высшим сразу, когда они начинают двигаться друг против друга. Это трение уменьшается, когда они постепенно приходят в движение. Это одна из самых важных причин, почему труднее начать толкать тяжелое тело, чем удерживать его в движении.
Способ 4: Удалите смазку между двумя поверхностями. Масло, жир, вазелин и т. д. — это смазочные материалы, которые могут значительно уменьшить трение между двумя предметами или поверхностями. Это связано с тем, что трение между двумя твердыми телами намного выше, чем трение между этими твердыми телами и жидкостью между ними. Чтобы увеличить трение, нам нужно удалить из сценария любые смазки, используя только сухие и несмазанные детали для создания трения.
Способ 5: Увеличьте вязкость жидкости. Помимо твердых объектов, трение могут создавать жидкости (жидкости) и газы (например, воздух). Величина трения, создаваемого жидкостью при прохождении через твердое тело, зависит от нескольких факторов. Одной из самых простых для контроля является вязкость жидкости, поскольку чем больше вязкость жидкости, тем больше трение между жидкостью и твердым телом. Жидкости с высокой вязкостью (густые, липкие и т. д.) создают большее трение, чем менее вязкие жидкости (гладкие и жидкие).
Способ 6: Увеличьте площадь контакта с воздухом. Как отмечалось в предыдущем пункте, такие жидкости, как вода и воздух, могут создавать трение при движении по твердым объектам. Сила трения, которую испытывает объект при движении в жидкости, называется сопротивлением. Одним из наиболее важных свойств сопротивления является то, что объекты с большей площадью поверхности по сравнению с жидкостью при движении через нее имеют большее сопротивление.
Способ 7: Используйте форму с большим коэффициентом сопротивления. Различные формы взаимодействуют с жидкостями по-разному, когда те проходят через них — это означает, что некоторые формы могут иметь большее сопротивление, чем другие формы, сделанные из того же количества материала. Коэффициент сопротивления - это величина, которая измеряет относительную величину сопротивления, создаваемого формой, поэтому говорят, что формы с высоким сопротивлением имеют высокие коэффициенты сопротивления.
Метод 8: Используйте менее проницаемый материал. Некоторые материалы проницаемы для жидкостей. С точки зрения непрофессионала, в них есть отверстия, которые позволяют жидкости проходить через них. Это легко уменьшает площадь объекта, на которую может воздействовать жидкость, и снижает силу сопротивления. Это свойство сохраняется, даже если это микроскопические отверстия — пока отверстия достаточно велики, чтобы пропустить часть жидкости через объект, сопротивление будет уменьшено. Вот почему парашюты, которые предназначены для создания большого сопротивления для замедления скорости падения пользователя, сделаны из прочного, легкого шелка или нейлона, а не из марли или кофейных фильтров.
Способ 9: Увеличьте скорость объекта. Неважно, какова форма объекта или насколько менее или более проницаем материал, из которого он сделан, сопротивление, которое он создает, всегда будет увеличиваться по мере того, как он движется быстрее. Чем быстрее движется тело, тем больше жидкости оно должно пройти и, следовательно, тем большее сопротивление оно испытывает. Тела, движущиеся с очень высокой скоростью, будут испытывать очень сильное трение из-за сопротивления, поэтому эти объекты должны быть обтекаемыми, иначе они развалятся под действием силы сопротивления.
Методы уменьшения трения
Метод 1: Объекты, движущиеся в жидкости, такие как лодки, самолеты, автомобили и т. д., форма их тела должна быть обтекаемой, чтобы уменьшить трение между телами объектов как жидкости.
Способ 2: Трение можно уменьшить полировкой поверхности тела, так как полировка делает поверхность гладкой и шероховатой.
Метод 3: Смазочные материалы, такие как масло или консистентная смазка, должны регулярно наноситься на детали машины, чтобы уменьшить трение между ними.
Метод 4: Предположим, что объект катится по поверхности, трение между катящимся объектом и поверхностью может быть уменьшено с помощью шарикоподшипников.
Метод 5: Трение между двумя поверхностями также можно уменьшить, уменьшив контакт между поверхностями.
Метод 6: Шариковые подшипники используются в производстве автомобилей, велосипедов и транспортных средств для уменьшения трения.
Примеры вопросов о трении
Вопрос 1: Что произойдет, если вы уменьшите количество трения?
Отвечать:
Less friction means it is harder to stop. The low friction scenario occurs to cars when it rains. That’s why there are often so many accidents. Even though the friction of the brakes is still present, the brakes may be wet, and the wheels are not in as much contact with the ground surface.
Вопрос 2: Какими тремя способами можно уменьшить трение?
Отвечать:
Polishing the rough surface. Adding bearings or wheels between the moving parts of a machine or vehicles reduce friction and allow smooth movement as rolling friction is less than sliding friction.
Вопрос 3: Можем ли мы свести трение к нулю?
Отвечать:
Friction can be reduced to a great extent by polishing surfaces or by using a large amount of lubricants such as oil, water, or grease but we cannot reduce friction to zero. We cannot completely eliminate friction as it is necessary for any motion without it we cannot imagine any motion as there is no motion on a smooth surface.
Вопрос 4: От каких факторов зависит трение?
Отвечать:
Friction mainly depends on two factors: 1) the material that is in contact with the body 2) the force which is pushing the two bodies together
Вопрос 5: Зависит ли трение от массы?
Отвечать:
Friction DOES NOT depend on the mass of the body. It only depends on the normal force and the roughness of the surface in contact as it is generated during actual contact only.
Вопрос 6: Как мы называем вещество, которое используется для уменьшения трения?
Отвечать:
A lubricant is generally an organic substance, introduced to reduce friction between surfaces in mutual contact, which ultimately reduces the heat generated when the surfaces move. Therefore it helps to reduce friction and make the motion easier.