Elk contact tussen twee lichamen resulteert in een wrijvingskracht. In dit geval maakt het niet uit in welke geaggregeerde toestand de lichamen zich bevinden, of ze ten opzichte van elkaar bewegen of in rust zijn. In dit artikel zullen we kort bekijken welke soorten wrijving er zijn in de natuur en technologie.
Rust wrijving
Voor velen is het misschien een vreemd idee dat de wrijving van lichamen bestaat, zelfs als ze ten opzichte van elkaar in rust zijn. Bovendien is deze wrijvingskracht de grootste kracht onder andere typen. Het manifesteert zich wanneer we een object proberen te verplaatsen. Het kan een blok hout, een steen of zelfs een wiel zijn.
De reden voor het bestaan van de statische wrijvingskracht is de aanwezigheid van onregelmatigheden op de contactoppervlakken, die mechanisch met elkaar interageren volgens het peak-trough principe.
De statische wrijvingskracht wordt berekend met de volgende formule:
Ft1=µtN
Hier is N de reactie van de steun waarmee het oppervlak langs de normaal op het lichaam inwerkt. De parameter µt is de wrijvingscoëfficiënt. Het hangt af vanhet materiaal van de contactoppervlakken, de kwaliteit van de verwerking van deze oppervlakken, hun temperatuur en enkele andere factoren.
De geschreven formule laat zien dat de statische wrijvingskracht niet afhankelijk is van het contactoppervlak. Met de uitdrukking voor Ft1 kun je de zogenaamde maximale kracht berekenen. In een aantal praktische gevallen is Ft1 niet het maximum. Het is altijd even groot als de externe kracht die het lichaam uit de rust probeert te halen.
Rustfrictie speelt een belangrijke rol in het leven. Hierdoor kunnen we ons op de grond voortbewegen, met onze voetzolen ervan afduwen, zonder uit te glijden. Alle lichamen die zich op vliegtuigen bevinden die naar de horizon hellen, glijden er niet van af vanwege de kracht Ft1.
Wrijving tijdens glijden
Een ander belangrijk type wrijving voor een persoon manifesteert zich wanneer het ene lichaam over het oppervlak van het andere glijdt. Deze wrijving ontstaat om dezelfde fysieke reden als de statische wrijving. Bovendien wordt zijn kracht berekend met een vergelijkbare formule.
Ft2=µkN
Het enige verschil met de vorige formule is het gebruik van verschillende coëfficiënten voor glijdende wrijving µk. Coëfficiënten µk zijn altijd kleiner dan vergelijkbare parameters voor statische wrijving voor hetzelfde paar wrijvende oppervlakken. In de praktijk manifesteert dit feit zich als volgt: een geleidelijke toename van de externe kracht leidt tot een toename van de waarde van Ft1 totdat deze zijn maximale waarde bereikt. Daarna heeft zeda alt scherp met enkele tientallen procenten tot de waarde Ft2 en wordt constant gehouden tijdens de beweging van het lichaam.
Coëfficiënt µk hangt af van dezelfde factoren als parameter µt voor statische wrijving. De kracht van glijdende wrijving Ft2 hangt praktisch niet af van de bewegingssnelheid van lichamen. Alleen bij hoge snelheden wordt het merkbaar om af te nemen.
Het belang van glijdende wrijving voor het menselijk leven kan worden gezien in voorbeelden zoals skiën of schaatsen. In deze gevallen wordt de coëfficiënt µk verminderd door de wrijvingsoppervlakken te wijzigen. Integendeel, het bestrooien van wegen met zout en zand heeft tot doel de waarden van de coëfficiënten µk en µt.
Rolwrijving
Dit is een van de belangrijke soorten wrijving voor het functioneren van moderne technologie. Het is aanwezig tijdens de rotatie van lagers en de beweging van de wielen van voertuigen. In tegenstelling tot glijdende en rustwrijving, is rolwrijving te wijten aan de vervorming van het wiel tijdens beweging. Deze vervorming, die optreedt in het elastische gebied, dissipeert energie als gevolg van hysterese en manifesteert zich als een wrijvingskracht tijdens beweging.
Berekening van de maximale rolwrijvingskracht wordt uitgevoerd volgens de formule:
Ft3=d/RN
Dat wil zeggen, de kracht Ft3, zoals de krachten Ft1 en Ft2, is recht evenredig met de reactie van de drager. Het hangt echter ook af van de hardheid van de materialen in contact en de wielradius R. De waarded wordt de rolweerstandscoëfficiënt genoemd. In tegenstelling tot de coëfficiënten µk en µt, heeft d de afmeting van lengte.
In de regel blijkt de dimensieloze verhouding d/R 1-2 ordes van grootte kleiner te zijn dan de waarde µk. Dit betekent dat het bewegen van lichamen met behulp van rollen energetisch gunstiger is dan met behulp van glijden. Dat is de reden waarom rollende wrijving wordt gebruikt in alle wrijvingsoppervlakken van mechanismen en machines.
Wrijvingshoek
Alle drie soorten wrijvingsverschijnselen die hierboven zijn beschreven, worden gekenmerkt door een bepaalde wrijvingskracht Ft, die recht evenredig is met N. Beide krachten zijn loodrecht op elkaar gericht. De hoek die hun vectorsom vormt met de normaal op het oppervlak wordt de wrijvingshoek genoemd. Om het belang ervan te begrijpen, laten we deze definitie gebruiken en in wiskundige vorm schrijven, we krijgen:
Ft=kN;
tg(θ)=Ft/N=k
De tangens van de wrijvingshoek θ is dus gelijk aan de wrijvingscoëfficiënt k voor een bepaald type kracht. Dit betekent dat hoe groter de hoek θ, hoe groter de wrijvingskracht zelf.
Wrijving in vloeistoffen en gassen
Wanneer een vast lichaam in een gasvormig of vloeibaar medium beweegt, botst het constant met deeltjes van dit medium. Deze botsingen, die gepaard gaan met een snelheidsverlies van het stijve lichaam, zijn de oorzaak van wrijving in vloeibare stoffen.
Dit type wrijving is sterk afhankelijk van de snelheid. Dus bij relatief lage snelheden is de wrijvingskrachtblijkt recht evenredig te zijn met de bewegingssnelheid v, terwijl we bij hoge snelheden spreken van evenredigheid v2.
Er zijn veel voorbeelden van deze wrijving, van de beweging van boten en schepen tot de vlucht van vliegtuigen.
