Svako kretanje u prirodi i tehnologiji, koje uključuje prisustvo fizičkog kontakta između čvrstih tijela, je praćeno trenjem. U ovom članku ćemo dati primjere sile trenja i pokazati u kojim slučajevima ona ima korisnu ulogu, a u kojima je nepoželjna.
Koje su vrste trenja između čvrstih tijela
U ovom članku ćemo razmotriti samo primjere sila trenja koje djeluju između čvrstih objekata koji imaju fizički kontakt jedan s drugim.
Jedan od važnih tipova trenja je statičko trenje. Na osnovu samog naziva može se pretpostaviti da se manifestira kada jedno tijelo leži na površini drugog. Svima je poznato da je za pomicanje nekog teškog predmeta s mjesta potrebno primijeniti neku vanjsku silu usmjerenu duž dodirne površine ovog predmeta i površine na kojoj stoji. Ovoj sili se suprotstavlja statička sila trenja. Djeluje između dodirnih površina tijela. Trenje mirovanja nastaje zbog prisutnosti hrapavosti na dodirnim površinama, bez obzira na to kakonisu bile glatke.
Drugi tip trenja koji ćemo pogledati je trenje klizanja. Nastaje i zbog pomenute hrapavosti, kada se tijela klizeći počnu kretati jedno u odnosu na drugo. Smjer i tačka primjene sile trenja klizanja su potpuno isti kao kod statičkog trenja. Jedina razlika između ovih sila je ta što je sila klizanja uvijek manja od sile mirovanja.
Treći tip trenja, koji igra ništa manju ulogu u tehnologiji od prva dva, je trenje kotrljanja. Kao što mu ime kaže, pojavljuje se kada se jedno tijelo kotrlja po površini drugog. Razlog trenja kotrljanja leži u histerezi deformacije, što dovodi do "disperzije" kinetičke energije kotrljajućeg tijela. U brojnim praktičnim slučajevima, ova sila trenja je 10-100 ili više puta manja od prethodnih razmatranih vrsta trenja.
Sve vrste sila trenja su direktno proporcionalne sili reakcije oslonca kojom potonja djeluje na dotično tijelo.
Šteta i korist od statičke sile trenja: primjeri
Od svih navedenih tipova trenja, možda je statičko trenje „najbezopasnije“. Činjenica je da u praksi gotovo uvijek igra korisnu ulogu. Njegova jedina negativna točka je što je veće od trenja klizanja. Posljednja činjenica znači da je za svaki početak pokreta potrebno uložiti veliki napor. Na primjer, da biste počeli skijati na snijegu, prvo ih morate doslovno "otrgnuti" sa snježne površine.
Postoji mnogo primjerakorištenje sile statičkog trenja. Nabrojimo ih:
- Ekseri i vijci koji čvrsto drže dva čvrsta tijela od drveta, plastike i metala zajedno obavljaju svoju funkciju djelovanjem dotične sile.
- Šetanje osobe, vožnja automobila po cestama je zbog činjenice da je statičko trenje veće od trenja klizanja. Inače bi nam bilo teško da se krećemo, ljudi i vozila bi klizili na jednom mestu.
- Sva tijela koja počivaju na nagnutim površinama nastaju zbog djelovanja statičkog trenja. Da ovo drugo ne bi postojalo, tada bi bilo nemoguće staviti ručnu kočnicu na auto na padini ili bilo koji kućni predmet na stolu koji ima blagi nagib prema horizontu.
Trenje klizanja i njegove prednosti
Za razliku od statičkog trenja, koje uglavnom igra pozitivnu ulogu u ljudskom životu, trenje klizanja je obično štetna sila. Međutim, mogu se dati dva primjera korisne sile trenja klizanja:
- Pošto trenje klizanja dovodi do zagrijavanja površine predmeta (prirodan i najlakši način za pretvaranje mehaničke energije u toplinu), ovaj efekat se može koristiti za povećanje temperature tijela. Dakle, u davna vremena, naši preci su pravili vatru pomoću kliznog trenja.
- Kada vozač želi da zaustavi vozilo, on pritisne papučicu kočnice. U ovom slučaju, kočioni diskovi klize unutar naplatka točka i usporavaju njegovu rotaciju.
Oštećeno klizno trenje
Primjeri djelovanja trenja klizanja su pomicanje ormarića po podu kada ga želimo preurediti u prostoriji, klizanje skijaša i klizača, proklizavanje kotača automobila kada su blokirani ili prilikom vožnje po klizavom putu, proklizavanje između trljajućih delova mehanizama raznih mašina.
U svim ovim slučajevima, trenje klizanja igra štetnu ulogu. Ovi primjeri štetnosti trenja klizanja posljedica su činjenice da ono sprječava mehaničko kretanje i „jede“određenu količinu kinetičke energije (skije, klizaljke, pokretne dijelove mašina). Osim toga, pretvaranje mehaničke energije u toplinsku dovodi do zagrijavanja dijelova koji se trljaju. Povećanje njihove temperature dovodi do promjene mikroskopske strukture, što narušava svojstva materijala. Konačno, navedeni primjeri sile trenja klizanja dovode do habanja trljajućih površina, pojave neželjenih žljebova na njima i stanjivanja.
Trenje kotrljanja i njegova šteta i korist
Ako u osnovi razmotrimo pitanje korisnosti sile trenja kotrljanja, ispada da ona uopće ne postoji. Zaista, trenje kotrljanja uvijek sprječava mehaničku rotaciju, dovodi do habanja radnih dijelova i njihovog nepoželjnog zagrijavanja. Ipak, fenomen kotrljanja se široko koristi u inženjerstvu (ležajevi, točkovi vozila). To se objašnjava činjenicom da je sila trenja kotrljanja mnogo manja od slične sile klizanja, što smanjuje njenu skalu za redove veličine.štetan uticaj.
Povećanje i smanjenje sila trenja
Kao što smo vidjeli gore u primjerima, statičke i klizne sile trenja su ponekad korisne, a ponekad štetne. U tom smislu, čovječanstvo već dugo koristi metode za promjenu skale trenja, kako u smjeru povećanja odgovarajuće sile, tako i u smjeru njenog smanjenja.
Odličan primjer kako povećati silu trenja je posipanje pijeska i soli po ledu na cestama. Kao rezultat ovih radnji dolazi do povećanja hrapavosti ledene površine i, kao rezultat, povećanja sila statičkog i kliznog trenja.
Drugi način za povećanje dotičnih sila je korištenje posebnih površina. Upečatljiv primjer je površina zimske gume na automobilu, koju karakterizira dubok gazeći sloj i prisustvo metalnih šiljaka.
Za vrijeme skijanja, kao i prilikom rotacije ležajeva raznih mehanizama, trenje igra negativnu ulogu. Za njegovo smanjenje koriste se specijalna maziva, obično na bazi masti (vosak, litol).
