Trenje je sila koja se suprotstavlja kretanju objekta. Da bi zaustavila pokretni predmet, sila mora djelovati u smjeru suprotnom od smjera kretanja. Na primjer, ako gurnete loptu koja leži na podu, ona će se pomjeriti. Sila guranja ga pomera na drugo mesto. Postepeno lopta usporava i prestaje da se kreće. Sila koja se suprotstavlja kretanju objekta naziva se trenje. U prirodi i tehnologiji postoji ogroman broj primjera primjene ove sile.
Vrste trenja
Postoje različite vrste trenja:
Oštrica klizaljke koja se kreće po ledu je primjer klizanja. Dok se klizač kreće po klizalištu, dno klizaljki dodiruje pod. Izvor trenja je kontakt između površine oštrice i leda. Određuje težinu objekta i vrstu površine po kojoj se krećekoličina klizanja (trenja) između dva predmeta. Teški predmet vrši veći pritisak na površinu po kojoj klizi, pa će doći do većeg trenja klizanja. Budući da je trenje uzrokovano privlačnim silama između površina objekata, količina trenja ovisi o materijalima dvaju međusobno povezanih predmeta. Isprobajte klizanje na glatkom jezeru i bit će vam mnogo lakše nego klizati po grubom makadamskom putu
- Trenje mirovanja (kohezija) - sila koja se javlja između 2 dodirujuća tijela i sprječava nastanak kretanja. Na primjer, da biste premjestili ormar, zabili ekser ili vezali pertle, morate savladati silu prianjanja. Postoji mnogo sličnih primjera trenja u prirodi i tehnologiji.
- Kada vozite bicikl, kontakt između točka i ceste je primjer trenja kotrljanja. Kada se predmet kotrlja po površini, sila potrebna da se savlada trenje kotrljanja je mnogo manja od one koja je potrebna za savladavanje klizanja.
Kinetičko trenje
Kada ste gurnuli knjigu na sto i ona se pomaknula na određenu udaljenost, doživjela je trenje pokretnih objekata. Ova sila je poznata kao kinetička sila trenja. Djeluje na jednu površinu druge kada se dvije površine trljaju jedna o drugu jer se jedna ili obje površine kreću. Ako stavite dodatne knjige na prvu knjigu da povećate normalnu silu, kinetička sila trenja će bitipovećanje.
Postoji sljedeća formula: Ftrenje=ΜFn. Sila kinetičkog trenja jednaka je proizvodu koeficijenta kinetičkog trenja i normalne sile. Između ove dvije sile postoji linearna veza. Koeficijent kinetičkog trenja povezuje silu trenja sa normalnom silom. Pošto je to sila, jedinica za njeno mjerenje je njutn.
Statično trenje
Zamislite da pokušavate gurnuti sofu po podu. Pritišćete ga s malom snagom, ali se ne pomjera. Statička sila trenja djeluje kao odgovor na silu, u pokušaju da izazove kretanje nepokretnog objekta. Ako na objekt nema takve sile, sila statičkog trenja je nula. Ako postoji sila koja pokušava da izazove kretanje, druga će se povećati na svoju maksimalnu vrednost pre nego što bude savladana i kretanje će početi.
Formula za ovaj pogled: Ffriction=ΜsFn. Sila statičkog trenja je manja ili jednaka proizvodu koeficijenta statičkog trenja Μ (s) i normalne sile F (n). U primjeru sofe, maksimalna statička sila trenja uravnotežuje silu osobe koja je gura dok se sofa ne počne pomicati.
Mjerenje koeficijenata trenja
Šta određuje silu trenja? U prirodi i tehnologiji, materijali od kojih su napravljene površine igraju određenu ulogu. Na primjer, zamislite da pokušavate igrati košarku dok nosite čarape umjesto atletskih cipela. Možeznačajno pogoršati vaše šanse za pobjedu. Cipela pomaže osigurati snagu potrebnu za kočenje i brzu promjenu smjera tijekom trčanja po površini. Više je trenja između vaših cipela i košarkaškog terena nego između vaših čarapa i poliranog drvenog poda.
Različiti koeficijenti pokazuju koliko lako jedan objekt može kliziti preko drugog. Njihova tačna mjerenja su prilično osjetljiva na površinske uvjete i određuju se eksperimentalno. Mokre površine se ponašaju drugačije od suhih.
Fizika: sila trenja u prirodi i tehnologiji
Stalno doživljavate trenje i trebalo bi vam biti drago da je to moguće. Upravo ta sila pomaže da se nepokretni objekti drže na mjestu, a osoba ne pada kada hoda. Šta je trenje? U prirodi i tehnologiji primjeri se mogu naći na svakom koraku. Možda to ne shvatate, ali vam je ta moć već veoma poznata. Javlja se u suprotnom smjeru kretanja i zbog toga je sila koja utiče na kretanje predmeta.
Kada pomičete kutiju po podu, trenje djeluje o kutiju u suprotnom smjeru od kutije. Dok hodate niz planinu, trenje djeluje protiv vašeg kretanja prema dolje. Kada pritisnete kočnice u automobilu i nastavite da se krećete neko vrijeme, trenje djeluje suprotno vašem smjeru klizanja, što pomaže da se na kraju potpuno zaustavi proklizavanje.
Kada se dva objekta "trljaju" jedan o drugi, postavljaju se sileprivlačenje između molekula objekata, uzrokujući trenje. U prirodi i tehnologiji, može se pojaviti između gotovo svih faza materije - čvrstih tvari, tekućina i plinova. Trenje se javlja između dva predmeta, kao što su kutija i pod, ali se može pojaviti i između ribe i vode u kojoj plivaju, te predmeta koji padaju u zrak. Trenje zbog zraka ima poseban naziv: otpor zraka.
Uloga trenja u prirodi, tehnologiji, životu
Trenje je sastavni dio ljudskog iskustva. Potrebna nam je vuča da hodamo, stojimo, radimo i vozimo se. U isto vrijeme, potrebna nam je energija da savladamo otpor kretanju, tako da previše trenja zahtijeva višak energije za obavljanje posla, što rezultira neefikasnošću. U 21. veku, čovečanstvo se suočava sa dvostrukim izazovima nestašice energije i globalnog zagrevanja usled sagorevanja fosilnih goriva. Stoga je sposobnost kontrole trenja postala glavni prioritet u današnjem svijetu. Međutim, mnogima još uvijek nedostaje razumijevanje fundamentalne prirode trenja.
Trenja u prirodi i tehnologiji (fizika) oduvijek su bili predmet radoznalosti. Intenzivno proučavanje porekla ove sile počelo je u 16. veku, nakon pionirskog rada Leonarda da Vinčija. Međutim, napredak u razumijevanju njegove prirode je spor, otežan nedostatkom instrumenta za precizno mjerenje. Genijalni eksperimenti koje su sproveli naučnik Coulomb i drugi pružili su važne informacije za postavljanje temelja za razumevanje. Počevši od kasnih 1800-ih i početkomParne mašine, lokomotive, a potom i avioni pojavili su se 1900-ih. Također, istraživanje svemira zahtijeva jasno razumijevanje trenja i sposobnost da se njime upravlja.
Značajan napredak u primjeni i kontroli trenja u tehnologiji prirode, u svakodnevnom životu, napravljen je pokušajima i greškama. Početkom 21. stoljeća pojavila se nova dimenzija trenja na nano-razmjerima zbog upotrebe nanotehnologija. Ljudsko razumijevanje atomskog i molekularnog trenja brzo se širi. Danas, energetska efikasnost i proizvodnja obnovljive energije zahtevaju hitnu pažnju jer nauka nastoji da smanji emisije ugljenika. Sposobnost kontrole trenja postaje važan korak u potrazi za održivim tehnologijama. To je pokazatelj energetske efikasnosti. Ako je moguće smanjiti nepotrebne gubitke energije i povećati trenutnu energetsku efikasnost, to će dati vremena za razvoj alternativnih izvora energije.
Primjeri trenja u životu
Trenje je sila otporna. Ometa kretanje drugog objekta primjenom određene sile. Ali odakle dolazi ova moć? Prvo, vrijedi ga početi razmatrati s molekularne razine. Trenje koje vidimo u svakodnevnom životu može biti uzrokovano hrapavostom površine. To je ono za šta su naučnici dugo vremena vjerovali da je glavni razlog njegovog izgleda.
Najjednostavniji primjeri trenja u prirodi i tehnologiji su sljedeći:
- Prilikom hodanja sila trenjautiče na taban, daje nam priliku da krenemo naprijed.
- Ljestve naslonjene na zid ne padaju na pod.
- Ljudi vezuju pertle.
- Bez sile trenja, automobili ne bi mogli voziti ne samo uzbrdo, već ni po ravnom putu.
- U prirodi pomaže životinjama da se penju na drveće.
Postoji mnogo ovakvih tačaka, postoje i slučajevi kada ova sila, naprotiv, može ometati. Na primjer, da bi se smanjilo trenje, ribama se daje poseban lubrikant, zahvaljujući kojem se, kao i aerodinamičan oblik tijela, mogu nesmetano kretati u vodi.
