Задаволены

• Крок
• Спосаб 1 з 2: Стварэнне больш грубай паверхні
• Спосаб 2 з 2: Павялічце супраціў вадкасці ці газу
• Папярэджанні

Вы калі-небудзь задаваліся пытаннем, чаму вашы рукі саграваюцца, калі вы хутка іх расціраеце, альбо чаму вы можаце распаліць агонь, паціраючы дзве палачкі? Адказ - трэнне! Калі дзве паверхні труцца адна аб адну, яны будуць супрацьстаяць руху адзін аднаго на мікраскапічным узроўні. Гэта супраціў будзе генераваць энергію ў выглядзе цяпла, якое вы можаце выкарыстоўваць для сагравання рук, распалення агню і г. д. Чым большае трэнне, тым больш энергіі выдзяляецца, таму ведайце, як павялічыць трэнне паміж двума рухаюцца. дэталі ў механічнай сістэме ў асноўным даюць вам магчымасць выпрацоўваць шмат цяпла!

Крок

Спосаб 1 з 2: Стварэнне больш грубай паверхні

1. Стварыце больш "грубых" альбо ліпкіх кропак кантакту. Калі два матэрыялы слізгаюць альбо труцца адзін пра аднаго, могуць адбыцца тры рэчы: невялікія куты, расколіны і няроўнасці на паверхні могуць зачапіцца; адна ці абедзве паверхні могуць дэфармавацца ў адказ на рух; і, у рэшце рэшт, атамы любой паверхні могуць пачаць узаемадзейнічаць адзін з адным. У практычных мэтах усе тры робяць адно і тое ж: ствараюць трэнне. Вылучэнне абразіўных паверхняў (напрыклад, наждачнай паперы), дэфармацый (напрыклад, каўчук) або глейкасці (клей і г.д.) - просты спосаб павялічыць трэнне.
   • Тэхнічныя падручнікі і падобныя рэсурсы могуць быць вялікім дапаможнікам пры выбары матэрыялаў для павелічэння трэння. Большасць стандартных будаўнічых матэрыялаў маюць вядомы "каэфіцыент трэння" - гэта значыць меру таго, наколькі трэнне ствараецца разам з іншымі паверхнямі. Каэфіцыенты трэння толькі для некалькіх вядомых матэрыялаў прыведзены ніжэй (большае значэнне азначае большае трэнне):
   • Алюміній на алюмініі: 0,34
   • Дрэва па дрэве: 0,129
   • Сухі бетон на гуме: 0,6-0,85
   • Вільготны бетон на гуме: 0,45-0,75
   • Лёд на лёдзе: 0,01
2. Мацней націсніце на дзве паверхні. Асноўнае вызначэнне ў фізіцы абвяшчае, што трэнне, якое перажывае аб'ект, прапарцыянальна нармальнай сіле (для нашай мэты гэтая сіла роўная сіле, з якой аб'ект націскаецца аб іншую). Гэта азначае, што трэнне паміж двума паверхнямі можа быць павялічана, калі паверхні збліжаюцца з большай сілай.
   • Калі вы калі-небудзь выкарыстоўвалі тармазныя дыскі (напрыклад, на аўтамабілі ці ровары), то вы бачылі гэты прынцып у дзеянні. У гэтым выпадку, націскаючы на ​​тармазы, набор блокаў, якія ствараюць трэнне, прыціскаецца да металічных дыскаў, якія прымацаваны да колаў. Чым мацней вы націскаеце на тармазы, тым мацней будуць прыціскацца блокі да дыскаў і будзе большае трэнне. Гэта дазваляе хутка спыніць транспартны сродак, але пры гэтым выдзяляе шмат цяпла, таму тармазныя сістэмы часта моцна награваюцца пасля моцнага тармажэння.
3. Спыніце любое адноснае рух. Гэта азначае, што калі адна паверхня рухаецца адносна другой, вы спыняеце яе. Да гэтага часу мы спыніліся на дынамічны (ці "слізгальнае") трэнне - трэнне, якое ўзнікае, калі два прадметы або паверхні труцца адзін аб аднаго. На самай справе гэтая форма трэння адрозніваецца ад статычны трэнне - трэнне, якое ўзнікае, калі прадмет пачынае рухацца аб іншы прадмет. Па сутнасці, трэнне паміж двума аб'ектамі найбольшае, калі яны пачынаюць рухацца адзін пра аднаго. Пасля таго, як яны ў руху, трэнне памяншаецца. Гэта адна з прычын, па якой складана прымусіць рухацца цяжкі прадмет, чым утрымліваць яго.
   • Каб назіраць розніцу паміж статычным і дынамічным трэннем, паспрабуйце наступны просты эксперымент: пастаўце крэсла ці іншы прадмет мэблі на гладкую падлогу дома (а не на дыван ці дыван). Пераканайцеся, што мэбля не мае ахоўных "шпілек" унізе альбо любога іншага матэрыялу, які палегчыць слізгаценне па падлозе. Паспрабуйце мэблю проста націсніце дастаткова моцна, каб ён пачаў рухацца. Вы павінны заўважыць, што як толькі мэбля пачынае рухацца, яе адразу становіцца нашмат прасцей. Гэта таму, што дынамічнае трэнне паміж мэбляй і падлогай менш, чым статычнае трэнне.
4. Выдаліце ​​вадкасці паміж паверхняў. Вадкасці, такія як алей, тлушч, вазелін і г.д., могуць значна паменшыць трэнне паміж прадметамі і паверхнямі. Гэта таму, што трэнне паміж двума цвёрдымі рэчывамі звычайна значна вышэйшае, чым трэнне паміж цвёрдымі рэчывамі і вадкасцю паміж імі. Для павелічэння трэння вы можаце выняць з раўнання ўсе магчымыя вадкасці, у выніку якіх трэнне выклікаюць толькі "сухія" часткі.
   • Паспрабуйце наступны просты эксперымент, каб скласці ўяўленне пра тое, наколькі вадкасці могуць паменшыць трэнне: Патрыце рукі, калі яны халодныя і вы хочаце іх сагрэць. Вы павінны адразу ж заўважыць, што ад расцірання яны становяцца цяплейшымі. Затым пакладзеце на далоні немалую колькасць ласьёна і паспрабуйце зрабіць тое ж самае яшчэ раз. Мала таго, што было б лягчэй хутка пацерці рукі, але вы таксама заўважыце, што яны становяцца менш гарачымі.
5. Зніміце колы або апоры, каб стварыць трэнне слізгацення. Колы, носьбіты і іншыя "качальныя" прадметы адчуваюць асаблівы тып трэння, які называецца трэннем качэння. Гэта трэнне амаль заўсёды менш, чым трэнне, якое ствараецца пры слізгаценні аднаго і таго ж прадмета па зямлі. - Вось чаму гэтыя прадметы, як правіла, коцяцца і не слізгаюць па зямлі. Каб павялічыць трэнне ў механічнай сістэме, вы можаце зняць колы, апоры і г.д., каб дэталі слізгалі адна аб адну, а не каціліся.
   • Разгледзім, напрыклад, розніцу паміж нацягваннем цяжкай вагі над зямлёй у экіпажы і эквівалентнай вагой у экіпажы. Вагон мае колы, таму цягнуць яго лягчэй, чым карэту, якая цягнецца па зямлі, ствараючы шмат трэння слізгацення.
6. Павялічце глейкасць. Цвёрдыя прадметы - гэта не адзінае, што можа выклікаць трэнне. Вадкія рэчывы (вадкасці і газы, такія як вада і паветра адпаведна) таксама могуць ствараць трэнне. Колькасць трэння, якое стварае вадкасць, калі яна праходзіць міма цвёрдага рэчыва, залежыць ад некалькіх фактараў. Адзін з самых простых у кантролі - гэта глейкасць - гэта тое, што звычайна называюць "таўшчынёй". Як правіла, вадкасці з высокай глейкасцю (тыя, што з'яўляюцца "густымі", "ліпкімі" і г.д.) будуць выклікаць большае трэнне, чым менш глейкія вадкасці ("гладкія" і "вадкія").
   • Напрыклад, улічыце розніцу намаганняў, якую вы павінны будзеце прыкласці, калі прадзьмухваеце ваду праз саломінку, а не мёд праз саломінку. Вада не вельмі глейкая і будзе лёгка перамяшчацца па саломе. Мёд значна складаней прадзьмухваць праз саломінку. Гэта таму, што высокая глейкасць мёду стварае вялікую ўстойлівасць і, такім чынам, трэнне, калі ён прадзьмухваецца праз вузкую трубку, такую ​​як саломінка.

Спосаб 2 з 2: Павялічце супраціў вадкасці ці газу

1. Павялічце глейкасць вадкасці. Асяроддзе, праз якое рухаецца аб'ект, аказвае на аб'ект сілу, якая ў цэлым спрабуе адмяніць сілу трэння на аб'ект. Чым шчыльней вадкасць (і, такім чынам, больш глейкая), тым павольней аб'ект будзе рухацца па гэтай вадкасці пад уздзеяннем дадзенай сілы. Напрыклад: мармур падае праз паветра значна хутчэй, чым праз ваду, і праз ваду хутчэй, чым праз сіроп.
   • Глейкасць большасці вадкасцей можна павялічыць, панізіўшы тэмпературу. Напрыклад: мармур падае павольней праз халодны сіроп, чым праз сіроп пры пакаёвай тэмпературы.
2. Павялічце плошчу паветра. Як паказана вышэй, вадкія рэчывы, такія як вада і паветра, могуць выклікаць трэнне, калі яны праходзяць міма цвёрдых рэчываў. Сіла трэння, якую адчувае аб'ект пры перамяшчэнні праз вадкае рэчыва, называецца супрацівам (у залежнасці ад асяроддзя гэта яшчэ называецца "супрацівам паветра", "воданепранікальнасцю" і г. д.). Адной з уласцівасцей супраціву з'яўляецца тое, што аб'ект з вялікім перасекам - гэта значыць, аб'ект з большым профілем пры руху па вадкасці - адчувае большае супраціў. Гэта дае вадкасці большую паверхню для націску, што павялічвае трэнне аб аб'ект пры яго руху.
   • Дапусцім, каменьчык і ліст паперы важаць па адным граме. Калі мы дазволім абодвум падаць адначасова, каменьчык будзе падаць прама ўніз, а ліст паперы будзе павольна круціцца ўніз. Тут вы бачыце дзеянне супраціву паветра - паветра штурхае вялікую, шырокую паверхню паперы, ствараючы супраціў, і папера падае значна павольней, чым галька, якая мае адносна вузкае сячэнне.
3. Выбірайце форму з большым супрацівам. Хоць перасек аб'екта добры агульны з'яўляецца паказчыкам памеру рэзістара, у рэчаіснасці разлікі рэзістараў значна складаней. Розныя формы паводзяць сябе па-рознаму ў вадкасцях, праз якія яны праходзяць - гэта азначае, што некаторыя формы (напрыклад, плоскія пласціны) больш устойлівыя, чым іншыя (напрыклад, сферы), зробленыя з аднаго і таго ж матэрыялу. Паколькі мера адноснай велічыні супраціву паветра таксама называецца "каэфіцыентам супраціву", кажуць, што формы з вялікім супрацівам паветра маюць больш высокі каэфіцыент супраціву.
   • Разгледзім, напрыклад, крылы самалёта. Форма тыповага крыла самалёта называецца а аэрадром. Гэтая гладкая, вузкая і круглявая форма лёгка перамяшчаецца па паветры. Каэфіцыент супраціву вельмі нізкі - 0,45. З іншага боку, вы можаце сабе ўявіць, што крыло мае вострыя вуглы, мае форму блока альбо выглядае як прызма. Гэтыя крылы ствараюць значна большае трэнне, таму што ствараюць шмат супраціву ў палёце. Такім чынам, прызмы маюць большы каэфіцыент супраціву, чым профілі крыла - каля 1,14.
4. Зрабіце аб'ект менш абцякальным. Іншая з'ява, звязаная з рознымі каэфіцыентамі супраціву розных формаў, заключаецца ў тым, што аб'екты з большым, больш квадратным "абцякальнікам" звычайна ствараюць больш супраціву, чым іншыя аб'екты. Гэтыя аб'екты складаюцца з грубых прамых ліній і звычайна не звужаюцца да спіны. З іншага боку, абцякальныя прадметы часта больш закругленыя і звужаюцца да спіны - як цела рыбы.
   • Напрыклад, тое, як сёння распрацаваны сярэдні сямейны аўтамабіль у параўнанні з аналагічным тыпам дзесяцігоддзі таму. У мінулым машыны былі значна больш грувасткімі і мелі значна больш прамых і прамавугольных ліній. Сёння большасць сямейных аўтамабіляў значна больш абцякальныя і ў значнай ступені мякка закругленыя. Гэта робіцца наўмысна - абцякальная форма азначае, што машына адчувае меншае супраціў, памяншаючы намаганні рухавіка для перамяшчэння аўтамабіля (і памяншаючы прабег на бензіне).
5. Выкарыстоўвайце матэрыял, які дазваляе прапускаць менш паветра. Некаторыя матэрыялы прапускаюць вадкасці і газы. Іншымі словамі, ёсць адтуліны для праходжання вадкасці. Гэта гарантуе, што паверхня прадмета, на якую штурхае вадкасць, становіцца менш, таму супраціў менш.Гэта ўласцівасць застаецца ў сіле, нават калі адтуліны мікраскапічныя - пакуль адтуліны досыць вялікія, каб прапускаць вадкасць / паветра, супраціў будзе памяншацца. Вось чаму парашуты, распрацаваныя для стварэння вялікага супраціву паветра і, такім чынам, памяншэння хуткасці падзення каго-небудзь ці чаго-небудзь, выраблены з трывалага, лёгкага шоўку або капрону, а не з баваўняных або кававых фільтраў.
   • Каб прывесці прыклад гэтай уласцівасці ў дзеянні, падумайце, што адбываецца з бітай для пінг-понга, калі вы прасвідравалі ў ёй некалькі адтулін. Тады становіцца нашмат прасцей хутка перамяшчаць вясло. Адтуліны дазваляюць прапускаць паветра падчас разгойдвання вясла, што значна памяншае супраціў і дазваляе вяслу рухацца хутчэй.
6. Павялічце хуткасць аб'екта. Нарэшце, незалежна ад формы прадмета і таго, наколькі пранікальны матэрыял ён зроблены, супраціў, якое ён сустракае, заўсёды будзе павялічвацца па меры яго хутчэйшага руху. Чым хутчэй рухаецца прадмет, тым больш вадкасці яму давядзецца рухацца, што ў сваю чаргу павялічвае супраціў. Аб'екты, якія рухаюцца з вельмі высокай хуткасцю, могуць адчуваць вельмі высокае трэнне з-за высокага супраціву, таму гэтыя аб'екты там звычайна будуць упарадкаваны, інакш яны разваліцца з-за сілы супраціву.
   • Разгледзім Lockheed SR-71 "Дрозд", эксперыментальны самалёт-шпіён, пабудаваны падчас халоднай вайны. Дрозд, які мог ляцець з хуткасцю большай, чым 3,2 маха, сутыкнуўся з надзвычайным супрацівам гэтых высокіх хуткасцей, нягледзячы на ​​сваю абцякальную канструкцыю - досыць экстрэмальную, каб металічны фюзеляж самалёта пашыраўся з-за цяпла, якое ўтвараецца ў выніку трэння з паветра падчас палёту. .

Папярэджанні

• Надзвычай высокае трэнне можа выдзяляць шмат энергіі ў выглядзе цяпла! Напрыклад, вы сапраўды не хочаце дакранацца да тармазных калодак вашага аўтамабіля адразу пасля таго, як моцна націснеце на тармазы!
• Вялікія сілы, якія выдзяляюцца пры перацягванні вадкасці, могуць нанесці структурны шкоду гэтаму аб'екту. Напрыклад, калі вы суніце плоскі бок тонкага кавалка фанеры ў ваду падчас катання на хуткасным катэры, хутчэй за ўсё, ён будзе разарваны на кавалкі.