Wrijving is een fenomeen dat we in het dagelijks leven voortdurend tegenkomen. Het is onmogelijk om te bepalen of wrijving schadelijk of gunstig is. Zelfs een stap op glad ijs zetten lijkt een lastige opgave, lopen op een ruw asf alt is een genot. Auto-onderdelen zonder smering slijten veel sneller.
De studie van wrijving, kennis van de basiseigenschappen ervan stelt een persoon in staat om het te gebruiken.
De kracht van wrijving in de natuurkunde
De kracht die voortkomt uit de beweging of poging tot beweging van het ene lichaam op het oppervlak van een ander, gericht tegen de bewegingsrichting, uitgeoefend op bewegende lichamen, wordt de wrijvingskracht genoemd. De wrijvingskrachtmodulus, waarvan de formule afhangt van veel parameters, varieert afhankelijk van het type weerstand.
De volgende soorten wrijving worden onderscheiden:
• rust;
• slip;
• rollend.
Elke poging om een zwaar voorwerp (kast, steen) van zijn plaats te verplaatsen, leidt tot de spanning van iemands kracht. Tegelijkertijd is het niet altijd mogelijk om het object in beweging te brengen. De wrijving van rust verstoort dit.
Rusttoestand
Berekeningsformule voor statische wrijvingskrachtstelt ons niet in staat om het nauwkeurig genoeg te bepalen. Op grond van de derde wet van Newton hangt de grootte van de statische weerstandskracht af van de uitgeoefende kracht.
Naarmate de kracht toeneemt, neemt ook de wrijvingskracht toe.
0 < Frustproblemen < Fmax
Rustwrijving voorkomt dat spijkers die in hout zijn geslagen eruit vallen; knopen die met draad zijn genaaid, worden stevig op hun plaats gehouden. Interessant is dat het de weerstand van rust is die een persoon in staat stelt te lopen. Bovendien is het gericht op de menselijke beweging, wat in tegenspraak is met de algemene gang van zaken.
Glijdend fenomeen
Wanneer de externe kracht die het lichaam beweegt toeneemt tot de waarde van de grootste statische wrijvingskracht, begint het te bewegen. De kracht van glijdende wrijving wordt beschouwd in het proces van het schuiven van een lichaam over het oppervlak van een ander. De waarde hangt af van de eigenschappen van de op elkaar inwerkende oppervlakken en de kracht van de verticale actie op het oppervlak.
Berekeningsformule voor de kracht van glijdende wrijving: F=ΜP, waarbij Μ de evenredigheidscoëfficiënt is (glijdende wrijving), P is de kracht van verticale (normale) druk.
Een van de drijvende krachten is de glijdende wrijvingskracht, waarvan de formule wordt geschreven met behulp van de reactiekracht van de drager. Door de vervulling van de derde wet van Newton zijn de krachten van de normale druk en de reactie van de steun even groot en tegengesteld gericht: Р=N.
Bepaal voordat je de wrijvingskracht vindt, waarvan de formule een andere vorm heeft (F=M N), de reactiekracht.
De glijweerstandscoëfficiënt wordt experimenteel geïntroduceerd voor twee wrijvende oppervlakken, hangt af van de kwaliteit van hun verwerking en materiaal.
Tafel. De waarde van de weerstandscoëfficiënt voor verschillende oppervlakken
| pp | Interagerende oppervlakken | Waarde van glijdende wrijvingscoëfficiënt |
| 1 | Staal+ijs | 0, 027 |
| 2 | Eik+eiken | 0, 54 |
| 3 | Leer+gietijzer | 0, 28 |
| 4 | Brons+ijzer | 0, 19 |
| 5 | Brons+gietijzer | 0, 16 |
| 6 | Staal+staal | 0, 15 |
De grootste kracht van statische wrijving, waarvan de formule hierboven is geschreven, kan op dezelfde manier worden bepaald als de kracht van glijdende wrijving.
Dit wordt belangrijk bij het oplossen van problemen om de sterkte van de rijweerstand te bepalen. Een boek bijvoorbeeld, dat wordt bewogen door een van bovenaf aangedrukte hand, glijdt onder de werking van de rustweerstandskracht die ontstaat tussen de hand en het boek. De hoeveelheid weerstand hangt af van de waarde van de verticale drukkracht op het boek.
Rolling fenomeen
De overgang van onze voorouders van slepen naar strijdwagens wordt als revolutionair beschouwd. De uitvinding van het wiel is de grootste uitvinding van de mensheid. De rolwrijving die optreedt wanneer een wiel over een oppervlak beweegt, is aanzienlijk lager in grootte dan de glijweerstand.
Het ontstaan van rollende wrijvingskrachten wordt geassocieerd met de krachten van normale wieldruk op het oppervlak, heeft een karakter dat het onderscheidt van glijden. Door een lichte vervorming van het wiel ontstaan in het midden van het gevormde gebied en langs de randen verschillende drukkrachten. Dit krachtsverschil bepa alt het optreden van rolweerstand.
De berekeningsformule voor de rollende wrijvingskracht wordt meestal op dezelfde manier gebruikt als het glijdende proces. Het verschil is alleen te zien in de waarden van de luchtweerstandscoëfficiënt.
De aard van weerstand
Wanneer de ruwheid van de wrijvende oppervlakken verandert, verandert ook de waarde van de wrijvingskracht. Bij een hoge vergroting zien twee contactvlakken eruit als bulten met scherpe pieken. Wanneer ze over elkaar heen worden gelegd, zijn het de uitstekende delen van het lichaam die met elkaar in contact staan. Het totale contactgebied is onbeduidend. Bij het verplaatsen of proberen te verplaatsen van lichamen, creëren de "pieken" weerstand. De grootte van de wrijvingskracht is niet afhankelijk van het oppervlak van de contactoppervlakken.
Het lijkt erop dat twee perfect gladde oppervlakken absoluut geen weerstand zouden moeten ondervinden. In de praktijk is de wrijvingskracht in dit geval maximaal. Deze discrepantie wordt verklaard door de aard van de oorsprong van krachten. Dit zijn elektromagnetische krachten die werken tussen de atomen van op elkaar inwerkende lichamen.
Mechanische processen die niet gepaard gaan met wrijving in de natuur zijn onmogelijk, omdat het vermogen om "uit te schakelen"er is geen elektrische interactie tussen geladen lichamen. De onafhankelijkheid van de weerstandskrachten van de onderlinge positie van de lichamen stelt ons in staat om ze niet-potentieel te noemen.
Het is interessant dat de wrijvingskracht, waarvan de formule verandert afhankelijk van de snelheid van de op elkaar inwerkende lichamen, evenredig is met het kwadraat van de corresponderende snelheid. Deze kracht omvat de kracht van viskeuze weerstand in een vloeistof.
Beweging in vloeistof en gas
De beweging van een vast lichaam in een vloeistof of gas, vloeistof nabij een vast oppervlak gaat gepaard met viskeuze weerstand. Het optreden ervan wordt geassocieerd met de interactie van vloeistoflagen die worden meegesleept door een vast lichaam in het proces van beweging. Verschillende laagsnelheden zijn een bron van viskeuze wrijving. De eigenaardigheid van dit fenomeen is de afwezigheid van vloeibare statische wrijving. Ongeacht de grootte van de externe invloed, begint het lichaam te bewegen terwijl het zich in de vloeistof bevindt.
Afhankelijk van de bewegingssnelheid wordt de weerstandskracht bepaald door de bewegingssnelheid, de vorm van het bewegende lichaam en de viscositeit van de vloeistof. Beweging in water en olie van hetzelfde lichaam gaat gepaard met weerstand van verschillende grootheden.
Voor lage snelheden: F=kv, waarbij k de evenredigheidsfactor is, afhankelijk van de lineaire afmetingen van het lichaam en de eigenschappen van het medium, v is de snelheid van het lichaam.
De temperatuur van de vloeistof heeft ook invloed op de wrijving erin. Bij ijzig weer wordt de auto opgewarmd zodat de olie opwarmt (de viscositeit ervan neemt af) en helpt de vernietiging van de motoronderdelen die in contact komen te verminderen.
Verplaats snelheid omhoog
Aanzienlijke toename van de snelheid van het lichaam kan het ontstaan van turbulente stromingen veroorzaken, terwijl de weerstand dramatisch toeneemt. De waarden zijn: het kwadraat van de bewegingssnelheid, de dichtheid van het medium en het oppervlak van het lichaam. De formule voor wrijvingskracht neemt een andere vorm aan:
F=kv2, waarbij k de evenredigheidsfactor is, afhankelijk van de vorm van het lichaam en de eigenschappen van het medium, v is de snelheid van het lichaam.
Als het lichaam gestroomlijnd is, kan turbulentie worden verminderd. De lichaamsvorm van dolfijnen en walvissen is een perfect voorbeeld van de natuurwetten die de snelheid van dieren beïnvloeden.
Energieaanpak
Het werk van het bewegen van het lichaam wordt belemmerd door de weerstand van de omgeving. Wanneer ze de wet van behoud van energie gebruiken, zeggen ze dat de verandering in mechanische energie gelijk is aan de arbeid van wrijvingskrachten.
De krachtarbeid wordt berekend met de formule: A=Fscosα, waarbij F de kracht is waaronder het lichaam over een afstand s beweegt, α de hoek tussen de richtingen van kracht en verplaatsing.
Het is duidelijk dat de weerstandskracht tegengesteld is aan de beweging van het lichaam, vandaar cosα=-1. Het werk van de wrijvingskracht, waarvan de formule Atr=- Fs is, de waarde is negatief. In dit geval wordt mechanische energie omgezet in interne energie (vervorming, verwarming).
