Elke beweging in de natuur en technologie, die de aanwezigheid van fysiek contact tussen vaste lichamen inhoudt, gaat gepaard met wrijving. In dit artikel zullen we voorbeelden geven van de wrijvingskracht en laten zien in welke gevallen het een nuttige rol speelt, en waarin het ongewenst is.
Welke soorten wrijving tussen vaste stoffen zijn
In dit artikel zullen we alleen voorbeelden bekijken van wrijvingskrachten die optreden tussen vaste objecten die fysiek contact met elkaar hebben.
Een van de belangrijke soorten wrijving is statische wrijving. Op basis van de naam zelf kan worden aangenomen dat het zich manifesteert wanneer het ene lichaam op het oppervlak van het andere rust. Iedereen weet dat om een zwaar voorwerp van zijn plaats te verplaatsen, het nodig is om een externe kracht uit te oefenen die is gericht langs het contactoppervlak van dit voorwerp en het oppervlak waarop het staat. Deze kracht wordt tegengewerkt door de statische wrijvingskracht. Het werkt tussen de contactoppervlakken van lichamen. Wrijving van rust ontstaat door de aanwezigheid van ruwheid op de aanrakende oppervlakken, hoe dan ookze waren niet glad.
Het tweede type wrijving waar we naar zullen kijken is glijdende wrijving. Het ontstaat ook vanwege de genoemde ruwheid, wanneer de lichamen ten opzichte van elkaar beginnen te schuiven door te schuiven. De richting en het aangrijpingspunt van de glijdende wrijvingskracht zijn precies hetzelfde als bij statische wrijving. Het enige verschil tussen deze krachten is dat de glijkracht altijd kleiner is dan de rustkracht.
Het derde type wrijving, dat in technologie niet minder een rol speelt dan de eerste twee, is rollende wrijving. Zoals de naam al zegt, verschijnt het wanneer een lichaam op het oppervlak van een ander rolt. De reden voor rolwrijving ligt in de hysterese van vervorming, die leidt tot de "verspreiding" van de kinetische energie van het rollende lichaam. In een aantal praktische gevallen is deze wrijvingskracht 10-100 of meer keer minder dan de eerder beschouwde soorten wrijving.
Alle soorten wrijvingskrachten zijn recht evenredig met de steunreactiekracht waarmee deze laatste op het lichaam in kwestie inwerkt.
Schade en voordeel van statische wrijvingskracht: voorbeelden
Van alle genoemde soorten wrijving is statische wrijving misschien wel de meest "ongevaarlijke". Feit is dat het in de praktijk bijna altijd een nuttige rol speelt. Het enige negatieve punt is dat het groter is dan glijdende wrijving. Dit laatste feit betekent dat voor elke start van beweging een grote inspanning nodig is. Als u bijvoorbeeld op sneeuw wilt gaan skiën, moet u ze eerst letterlijk van het sneeuwoppervlak "scheuren".
Er zijn veel voorbeeldengebruik van statische wrijvingskracht. Laten we ze opsommen:
- Nagels en schroeven die twee solide lichamen van hout, plastic en metaal stevig bij elkaar houden, vervullen hun functie door de werking van de betreffende kracht.
- Een persoon lopen, auto's rijden op de weg is te wijten aan het feit dat de statische wrijving groter is dan de glijdende wrijving. Anders zouden we moeilijk kunnen bewegen, mensen en voertuigen zouden op één plek glijden.
- Alle lichamen die op hellende oppervlakken rusten, zijn te wijten aan de werking van statische wrijving. Als dit laatste niet bestond, zou het onmogelijk zijn om een handrem op een auto op een helling te zetten of een huishoudelijk artikel op een tafel die een lichte helling naar de horizon heeft.
Glijdende wrijving en de voordelen ervan
In tegenstelling tot statische wrijving, die vooral een positieve rol speelt in het menselijk leven, is glijdende wrijving meestal een schadelijke kracht. Er kunnen echter twee voorbeelden worden gegeven van bruikbare wrijvingskracht bij glijden:
- Aangezien glijdende wrijving leidt tot verwarming van het oppervlak van objecten (de natuurlijke en gemakkelijkste manier om mechanische energie in warmte om te zetten), kan dit effect worden gebruikt om de temperatuur van lichamen te verhogen. Dus in de oudheid maakten onze voorouders vuur met behulp van glijdende wrijving.
- Als de bestuurder het voertuig wil stoppen, trapt hij het rempedaal in. In dit geval schuiven de remschijven in de velg en vertragen de rotatie ervan.
Harm glijdende wrijving
Voorbeelden van de werking van glijdende wrijving zijn de beweging van een kast op de vloer wanneer we deze in een kamer willen herschikken, het glijden van een skiër en een skater, het slippen van de wielen van een auto wanneer ze geblokkeerd zijn of bij het rijden op een gladde weg, slip tussen de wrijvende delen van de mechanismen van verschillende machines.
In al deze gevallen speelt glijdende wrijving een schadelijke rol. Deze voorbeelden van de schade van glijdende wrijving zijn te wijten aan het feit dat het mechanische beweging verhindert en een bepaalde hoeveelheid kinetische energie "opeet" (ski's, skates, bewegende delen van machines). Bovendien leidt de omzetting van mechanische energie in thermische energie tot verhitting van wrijvende delen. Een verhoging van hun temperatuur leidt tot een verandering in de microscopische structuur, die de eigenschappen van materialen schendt. Ten slotte leiden de vermelde voorbeelden van de glijdende wrijvingskracht tot slijtage van de wrijvingsoppervlakken, het verschijnen van ongewenste groeven erop en dunner worden.
Rollende wrijving en de schade en voordelen ervan
Als we bij de wortel kijken naar het nut van de rollende wrijvingskracht, blijkt dat deze helemaal niet bestaat. Inderdaad, rolwrijving verhindert altijd mechanische rotatie, het leidt tot slijtage van werkende onderdelen en tot hun ongewenste verhitting. Niettemin wordt het rolfenomeen veel gebruikt in de techniek (lagers, voertuigwielen). Dit wordt verklaard door het feit dat de rollende wrijvingskracht veel minder is dan de vergelijkbare glijkracht, waardoor de schaal met orden van grootte kleiner wordt.schadelijke invloed.
Verhoging en afname van wrijvingskrachten
Zoals we hierboven in de voorbeelden zagen, zijn de statische en glijdende wrijvingskrachten soms nuttig en soms schadelijk. In dit opzicht gebruikt de mensheid al lang methoden om de schaal van wrijving te veranderen, zowel in de richting van het vergroten van de overeenkomstige kracht als in de richting van de afname ervan.
Geweldige voorbeelden van hoe je de wrijvingskracht kunt vergroten, zijn het strooien van zand en zout op het ijs op de wegen. Als gevolg van deze acties is er een toename van de ruwheid van het ijsoppervlak en als gevolg daarvan een toename van de krachten van statische en glijdende wrijving.
Een andere manier om de krachten in kwestie te vergroten, is door speciale oppervlakken te gebruiken. Een treffend voorbeeld is het oppervlak van de winterband van een auto, dat wordt gekenmerkt door een diep profiel en de aanwezigheid van metalen spikes.
Tijdens het skiën, evenals tijdens het draaien van lagers van verschillende mechanismen, speelt wrijving een negatieve rol. Om het te verminderen worden speciale smeermiddelen gebruikt, meestal op basis van vetten (wax, lithol).
