Wrijving is de kracht die de beweging van een object tegenwerkt. Om een bewegend voorwerp te stoppen, moet de kracht in de tegenovergestelde richting van de bewegingsrichting werken. Als u bijvoorbeeld een op de grond liggende bal duwt, zal deze bewegen. De kracht van de duw verplaatst het naar een andere plaats. Geleidelijk vertraagt de bal en stopt met bewegen. De kracht die de beweging van een object tegenwerkt, wordt wrijving genoemd. In de natuur en in de technologie zijn er een groot aantal voorbeelden van de toepassing van deze kracht.
Soorten wrijving
Er zijn verschillende soorten wrijving:
Een schaatsblad dat over ijs beweegt, is een voorbeeld van uitglijden. Terwijl de schaatser over de ijsbaan beweegt, raken de onderkant van de schaatsen de vloer. De bron van wrijving is het contact tussen het bladoppervlak en het ijs. Het gewicht van een object en het type oppervlak waarop het beweegt, bepa altde hoeveelheid slip (wrijving) tussen twee objecten. Een zwaar voorwerp oefent meer druk uit op het oppervlak waarover het glijdt, waardoor er meer wrijving ontstaat. Omdat wrijving het gevolg is van aantrekkingskrachten tussen de oppervlakken van objecten, hangt de hoeveelheid wrijving af van de materialen van de twee op elkaar inwerkende objecten. Probeer eens te schaatsen op een glad meer en je zult het veel gemakkelijker vinden dan schaatsen op een ruige grindweg
- Wrijving in rust (cohesie) - de kracht die optreedt tussen 2 contacterende lichamen en het optreden van beweging voorkomt. Als u bijvoorbeeld een kast wilt verplaatsen, een spijker wilt slaan of schoenveters wilt strikken, moet u de hechtingskracht overwinnen. Er zijn veel vergelijkbare voorbeelden van wrijving in de natuur en technologie.
- Als je fietst, is het contact tussen het wiel en de weg een voorbeeld van rollende wrijving. Wanneer een object op een oppervlak rolt, is de kracht die nodig is om rolwrijving te overwinnen veel minder dan die nodig is om glijden te overwinnen.
Kinetische wrijving
Toen je het boek op de tafel duwde en het een bepaalde afstand bewoog, ervoer het de wrijving van bewegende objecten. Deze kracht staat bekend als de kinetische wrijvingskracht. Het werkt op het ene oppervlak van het andere wanneer twee oppervlakken tegen elkaar wrijven omdat een of beide oppervlakken bewegen. Als u extra boeken bovenop het eerste boek legt om de normaalkracht te vergroten, wordt de kinetische wrijvingskrachtverhogen.
Er is de volgende formule: Ffriction=ΜFn. De kracht van kinetische wrijving is gelijk aan het product van de kinetische wrijvingscoëfficiënt en de normaalkracht. Er is een lineair verband tussen deze twee krachten. De kinetische wrijvingscoëfficiënt relateert de wrijvingskracht aan de normaalkracht. Aangezien het een kracht is, is de eenheid voor het meten ervan Newton.
Statische wrijving
Stel je voor dat je een bank over de vloer probeert te duwen. Je drukt er met een beetje kracht op, maar het beweegt niet. De statische wrijvingskracht werkt als reactie op kracht, in een poging beweging van een stilstaand object te veroorzaken. Als er geen dergelijke kracht op het object is, is de statische wrijvingskracht nul. Als er een kracht is die beweging probeert te veroorzaken, dan zal de tweede toenemen tot zijn maximale waarde voordat deze wordt overwonnen, en de beweging zal beginnen.
Formule voor deze weergave: Ffriction=ΜsFn. De statische wrijvingskracht is kleiner dan of gelijk aan het product van de statische wrijvingscoëfficiënt Μ (s) en de normaalkracht F (n). In het bankvoorbeeld balanceert de maximale statische wrijvingskracht de kracht van de persoon die erop duwt totdat de bank begint te bewegen.
Wrijvingscoëfficiënten meten
Wat bepa alt de wrijvingskracht? In de natuur en de techniek spelen de materialen waaruit oppervlakken zijn gemaakt een bepaalde rol. Stel je bijvoorbeeld voor dat je probeert te basketballen terwijl je sokken draagt in plaats van sportschoenen. Het kanuw winkansen aanzienlijk verslechteren. De schoen helpt bij het leveren van de kracht die nodig is om snel te remmen en van richting te veranderen tijdens het hardlopen op het oppervlak. Er is meer wrijving tussen je schoenen en een basketbalveld dan tussen je sokken en een gepolijste houten vloer.
Verschillende coëfficiënten laten zien hoe gemakkelijk het ene object over het andere kan schuiven. Hun exacte metingen zijn vrij gevoelig voor oppervlakteomstandigheden en worden experimenteel bepaald. Natte oppervlakken gedragen zich heel anders dan droge oppervlakken.
Natuurkunde: de kracht van wrijving in natuur en technologie
Je ervaart de hele tijd wrijving en je zou blij moeten zijn dat het mogelijk is. Het is deze kracht die helpt om stilstaande objecten op hun plaats te houden en een persoon v alt niet tijdens het lopen. Wat is wrijving? In de natuur en technologie zijn bij elke stap voorbeelden te vinden. Je realiseert het je misschien niet, maar je bent al heel goed bekend met deze kracht. Het komt voor in de tegenovergestelde bewegingsrichting en daarom is het een kracht die de beweging van objecten beïnvloedt.
Als je de doos over de vloer beweegt, werkt de wrijving tegen de doos in de tegenovergestelde richting van de doos. Als je een berg afda alt, werkt wrijving tegen je neerwaartse beweging. Wanneer je de remmen in een auto bedient en een tijdje blijft rijden, werkt de wrijving tegen je richting van het glijden in, wat uiteindelijk helpt om het slippen volledig te stoppen.
Wanneer twee objecten in elkaar "wrijven", worden krachten ingesteldaantrekkingskracht tussen de moleculen van objecten, waardoor wrijving ontstaat. In de natuur en technologie kan het voorkomen tussen bijna alle fasen van materie - vaste stoffen, vloeistoffen en gassen. Wrijving treedt op tussen twee objecten, zoals een doos en een vloer, maar kan ook optreden tussen vissen en het water waarin ze zwemmen, en objecten die in de lucht vallen. Wrijving door lucht heeft een speciale naam: luchtweerstand.
De rol van wrijving in de natuur, technologie, het leven
Wrijving is een integraal onderdeel van de menselijke ervaring. We hebben tractie nodig om te lopen, staan, werken en rijden. Tegelijkertijd hebben we energie nodig om weerstand tegen beweging te overwinnen, dus teveel wrijving vereist overtollige energie om werk te doen, wat resulteert in inefficiëntie. In de 21e eeuw wordt de mensheid geconfronteerd met de dubbele uitdaging van energietekorten en opwarming van de aarde door de verbranding van fossiele brandstoffen. Zo is het vermogen om wrijving te beheersen een topprioriteit geworden in de wereld van vandaag, maar velen hebben nog steeds geen begrip van de fundamentele aard van wrijving.
Wrijving in de natuur en technologie (natuurkunde) is altijd een onderwerp van nieuwsgierigheid geweest. Intensieve studie van de oorsprong van deze kracht begon in de 16e eeuw, na het pionierswerk van Leonardo da Vinci. De vooruitgang in het begrijpen van de aard ervan verliep echter traag, gehinderd door het ontbreken van een instrument voor nauwkeurige meting. De ingenieuze experimenten van de wetenschapper Coulomb en anderen hebben belangrijke informatie opgeleverd om de basis voor begrip te leggen. Beginnend in de late jaren 1800 en vroegStoommachines, locomotieven en vervolgens vliegtuigen verschenen in de jaren 1900. Ruimteverkenning vereist ook een duidelijk begrip van wrijving en het vermogen om deze te beheersen.
Er is met vallen en opstaan aanzienlijke vooruitgang geboekt in het toepassen en beheersen van wrijving in natuurtechnologie, in het dagelijks leven. Aan het begin van de 21e eeuw ontstond door het gebruik van nanotechnologieën een nieuwe dimensie van wrijving op nanoschaal. Het menselijk begrip van atomaire en moleculaire wrijving breidt zich snel uit. Tegenwoordig vereisen energie-efficiëntie en de productie van hernieuwbare energie onmiddellijke aandacht, aangezien de wetenschap ernaar streeft de CO2-uitstoot te verminderen. Het vermogen om wrijving te beheersen wordt een belangrijke stap in de zoektocht naar duurzame technologieën. Dat is de graadmeter voor energie-efficiëntie. Als het mogelijk is om onnodige energieverliezen te verminderen en de huidige energie-efficiëntie te verhogen, geeft dit tijd om alternatieve energiebronnen te ontwikkelen.
Voorbeelden van wrijving in het leven
Wrijving is een kracht die weerstand biedt. Het belemmert de beweging van een ander object door enige kracht uit te oefenen. Maar waar komt deze kracht vandaan? Ten eerste is het de moeite waard om het vanaf moleculair niveau te bekijken. De wrijving die we in het dagelijks leven zien, kan worden veroorzaakt door oppervlakteruwheid. Dit is wat wetenschappers lange tijd geloofden als de belangrijkste reden voor zijn uiterlijk.
De eenvoudigste voorbeelden van wrijving in de natuur en technologie zijn de volgende:
- Bij het lopen, de wrijvingskracht diebeïnvloedt de zool, geeft ons de mogelijkheid om vooruit te komen.
- Een ladder die tegen een muur leunt, v alt niet op de grond.
- Mensen die hun veters strikken.
- Zonder de wrijvingskracht zouden auto's niet alleen bergopwaarts kunnen rijden, maar ook op een vlakke weg.
- In de natuur helpt het dieren in bomen te klimmen.
Er zijn veel van dergelijke punten, er zijn ook gevallen waarin deze kracht daarentegen kan interfereren. Om bijvoorbeeld wrijving te verminderen, krijgen vissen een speciaal smeermiddel, waardoor ze, naast de gestroomlijnde lichaamsvorm, soepel in het water kunnen bewegen.
