hukum gesekan geser menggelinding

Dalam teknologi, untuk mengurangi pengaruh gaya gesekan kering antar permukaan, diperkenalkan pelumas (cairan kental yang menciptakan lapisan tipis di antara permukaan padat).

Efek pelumasan adalah lapisan cairan kental dimasukkan di antara permukaan gosok, yang mengisi semua ketidakteraturan permukaan dan, menempel padanya, membentuk dua lapisan cairan gosok (Gbr. 15)

Beras. 15.

Oleh karena itu, alih-alih gesekan antara dua permukaan padat selama pelumasan, yang terjadi adalah gesekan internal cairan, yang jauh lebih kecil daripada gesekan eksternal dua permukaan padat. Penggunaan minyak pelumas mengurangi gesekan sebanyak 8-10 kali lipat. Contoh khas dari arti pelumasan diwakili oleh berlarinya seorang speed skater. Akibat gaya yang diberikan skater pada bilah skate, salju mencair dan air muncul di bawah skate, yang membeku kembali setelah skater berlari dan tekanannya hilang. Namun, air tidak cocok untuk pelumasan dalam mekanisme, karena karena viskositasnya yang rendah, air akan keluar dari celah ketidakteraturan antara permukaan gosok.

Semua mesin mempunyai satu kesamaan: di dalam semuanya, ada sesuatu yang pasti berputar. Dan di mana-mana ada pasangan yang tidak dapat dipisahkan - poros dan penyangganya - bantalan

Karena gaya gesekan gelinding jauh lebih kecil daripada gaya gesekan geser, pada mesin dan mekanisme, dalam banyak kasus, bantalan geser diganti dengan bantalan gelinding (Gbr. 16).

Beras. 16.

Bantalannya terdiri dari dua cincin. Salah satunya - bagian dalam - dipasang erat pada sumbu dan berputar bersamanya. Yang lainnya - cincin luar - dijepit tanpa bergerak di antara alas dan penutup bantalan.

Cincin - klip ini memiliki alur mesin pada permukaannya yang saling berhadapan. Di antara klip ada bola baja. Saat bantalan berputar, bola menggelinding di sepanjang alur di dalam sangkar.

Semakin baik permukaan lintasan dan bola dipoles, semakin sedikit gesekan yang terjadi. Untuk mencegah bola-bola berkumpul dalam satu tumpukan, bola-bola tersebut dipisahkan dengan pemisah. Pemisah biasanya terbuat dari plastik, baja atau perunggu.

Saat berputar, gesekan menggelinding muncul pada bantalan seperti itu. Kerugian gesekan pada bantalan bola 20-30 kali lebih kecil dibandingkan pada bantalan biasa! Bantalan gelinding dibuat tidak hanya dengan bola, tetapi juga dengan rol berbagai bentuk. Tanpa bantalan gelinding, industri dan transportasi modern tidak akan mungkin terwujud.

Saat ini, metode pengurangan gesekan saat kendaraan bergerak banyak digunakan, seperti bantalan udara.

Bantalan udara (Gbr. 17) adalah lapisan udara bertekanan di bawahnya kendaraan, yang mengangkatnya di atas permukaan air atau bumi. Lapisan udara terkompresi dibuat oleh kipas. Tidak adanya gesekan pada permukaan mengurangi resistensi terhadap gerakan. Kemampuan kapal tersebut untuk melewati berbagai rintangan di darat atau melewati gelombang di air bergantung pada ketinggian angkat.

Beras. 17

Skema pengoperasian kapal dengan bantalan udara: 1 -- baling-baling utama; 2 -- aliran udara; 3 -- kipas angin; 4 -- membran fleksibel (rok).

Ide pertama tentang hovercraft semacam itu diungkapkan oleh K.E. Tsiolkovsky pada tahun 1927, dalam karyanya “Air Resistance and the Fast Train.” Ini adalah kereta ekspres tanpa roda yang melaju di atas jalan beton, mengandalkan bantalan udara - lapisan udara bertekanan.

Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa tangan Anda menjadi hangat saat Anda menggosokkannya, atau mengapa Anda bisa menimbulkan api dengan menggosokkan dua potong kayu? Jawabannya adalah gesekan! Ketika dua benda bergerak relatif satu sama lain, gaya gesekan muncul, mencegah gerakan tersebut. Gesekan dapat menyebabkan pelepasan energi dalam bentuk panas, menghangatkan tangan, menyalakan api, dan sebagainya. Semakin banyak gesekan, semakin banyak energi yang dilepaskan, sehingga dengan meningkatkan gesekan antara bagian-bagian yang bergerak dalam sistem mekanis, Anda akan menghasilkan panas yang cukup besar!

Tangga

Permukaan benda yang bergesekan

Ketika dua benda bergerak relatif satu sama lain, tiga proses berikut dapat terjadi: ketidakteraturan pada permukaan benda mengganggu pergerakan benda relatif satu sama lain; salah satu atau kedua permukaan benda dapat berubah bentuk akibat gerakan tersebut; atom-atom pada setiap permukaan dapat berinteraksi satu sama lain. Semua proses di atas terlibat dalam terjadinya gesekan. Oleh karena itu, untuk meningkatkan gesekan, pilihlah bahan dengan permukaan yang abrasif (misalnya amplas), dengan permukaan yang dapat berubah bentuk (misalnya karet), atau dengan permukaan yang memiliki sifat perekat (misalnya lengket).

Tekan benda lebih keras satu sama lain untuk meningkatkan gesekan, karena gaya gesekan sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda yang bergesekan (gaya yang arahnya tegak lurus terhadap arah gerak benda relatif satu sama lain).

Jika ada satu benda yang bergerak, hentikan. Sejauh ini, kita telah membahas gesekan geser yang terjadi ketika benda bergerak relatif satu sama lain. Gesekan geser jauh lebih kecil daripada gesekan statis, yaitu gaya yang harus diatasi untuk menggerakkan dua benda yang bersentuhan. Oleh karena itu, memindahkan suatu benda berat lebih sulit daripada mengendalikannya ketika benda tersebut sudah bergerak.

• Lakukan percobaan sederhana untuk memahami perbedaan antara gesekan geser dan gesekan statis. Letakkan kursi di lantai yang licin (bukan karpet). Pastikan tidak ada karet atau bantalan lain pada kaki kursi agar tidak tergelincir. Dorong kursi untuk memindahkannya. Anda akan melihat bahwa begitu kursi bergerak, Anda akan lebih mudah mendorongnya karena gesekan geser antara kursi dan lantai lebih kecil dibandingkan gesekan statis.

1. Hilangkan minyak di antara dua permukaan untuk meningkatkan gesekan. Pelumas (minyak, petroleum jelly, dll.) secara signifikan mengurangi gaya gesekan antara benda yang bergesekan, karena koefisien gesekan antara benda padat jauh lebih tinggi daripada koefisien gesekan antara benda padat dan cairan.

   • Cobalah eksperimen sederhana. Gosok kedua tangan Anda yang kering dan Anda akan melihat suhunya meningkat (menjadi lebih hangat). Sekarang basahi tangan Anda dan gosok lagi. Kini Anda tidak hanya lebih mudah menggosok kedua tangan, tetapi panasnya juga berkurang (atau lebih lambat).

2. Singkirkan bantalan, roda dan benda gelinding lainnya untuk menghilangkan gesekan gelinding dan dapatkan gesekan geser yang jauh lebih besar dari yang pertama (sehingga menggelindingkan satu benda relatif terhadap benda lain lebih mudah daripada mendorong/menariknya).

   • Misalnya, bayangkan Anda memasukkan benda-benda dengan massa yang sama ke dalam kereta luncur dan kereta beroda. Gerobak beroda jauh lebih mudah untuk digerakkan (gesekan menggelinding) dibandingkan dengan kereta luncur (gesekan geser).

3. Meningkatkan viskositas fluida untuk meningkatkan gaya gesekan. Gesekan terjadi tidak hanya ketika benda padat bergerak, tetapi juga pada benda cair dan gas (masing-masing air dan udara). Gesekan antara zat cair dan benda padat bergantung pada beberapa faktor, misalnya kekentalan zat cair – semakin tinggi kekentalan zat cair maka semakin besar pula gaya geseknya.

   Menyeret

   1. Meningkatkan luas permukaan tubuh. Seperti disebutkan di atas, ketika benda padat bergerak dalam cairan dan gas, gaya gesekan juga timbul. Gaya yang menghalangi pergerakan benda dalam zat cair dan gas disebut gaya hambat (kadang disebut hambatan udara atau hambatan air). Gaya hambat semakin besar dengan bertambahnya luas permukaan benda, yang arahnya tegak lurus terhadap arah pergerakan benda melalui zat cair atau gas.

      • Misalnya, ambil pelet seberat 1 g dan selembar kertas dengan massa yang sama, lalu lepaskan secara bersamaan. Peletnya akan langsung jatuh ke lantai, dan lembaran kertas perlahan-lahan akan terjatuh. Di sinilah prinsip tarikan terlihat jelas – luas permukaan kertas jauh lebih besar dibandingkan dengan luas permukaan pelet, sehingga hambatan udara lebih besar dan kertas jatuh ke lantai lebih lambat.

   2. Gunakan bentuk tubuh dengan koefisien drag yang tinggi. Berdasarkan luas permukaan benda yang diarahkan tegak lurus terhadap gerakan, hambatan frontal hanya dapat dinilai secara umum. Benda-benda yang bentuknya berbeda berinteraksi dengan cairan dan gas dengan cara yang berbeda (ketika benda bergerak melalui gas atau cairan). Misalnya, pelat datar berbentuk bulat mempunyai gaya hambat yang lebih besar dibandingkan pelat berbentuk bulat. Besaran yang mencirikan gaya hambat suatu benda dengan berbagai bentuk disebut koefisien hambatan.

      Gunakan tubuh yang kurang ramping. Biasanya, benda kubik besar memiliki gaya hambat yang tinggi. Benda-benda tersebut memiliki sudut persegi panjang dan tidak meruncing ke arah ujung. Sebaliknya, benda ramping memiliki tepi membulat dan biasanya meruncing ke arah ujung.

   3. Gunakan badan tanpa lubang tembus. Setiap lubang tembus pada bodi mengurangi hambatan dengan membiarkan udara atau air mengalir melalui lubang (lubang mengurangi luas permukaan bodi yang tegak lurus terhadap gerakan). Semakin besar lubang tembusnya, semakin sedikit hambatannya. Inilah sebabnya mengapa parasut, yang dirancang untuk menimbulkan banyak hambatan (untuk memperlambat kecepatan jatuh), terbuat dari sutra atau nilon yang kuat dan ringan, bukan kain kasa.

      • Misalnya, Anda dapat meningkatkan kecepatan dayung pingpong dengan mengebor beberapa lubang di dalamnya (untuk mengurangi luas permukaan dayung dan mengurangi hambatan).

   4. Tingkatkan kecepatan benda untuk meningkatkan gaya hambat (ini berlaku untuk benda dalam bentuk apa pun dan terbuat dari bahan apa pun).

      • Semakin tinggi kecepatan suatu benda maka semakin besar volume zat cair atau gas yang harus dilaluinya dan semakin besar gaya hambatnya. Benda yang bergerak dengan kecepatan sangat tinggi mengalami hambatan yang sangat besar, sehingga harus disederhanakan; jika tidak, kekuatan perlawanan akan menghancurkan mereka.
   • Misalnya, Lockheed SR-71, sebuah pesawat pengintai eksperimental yang dibuat selama Perang Dingin. Pesawat ini dapat terbang dengan kecepatan tinggi M = 3,2 dan, meskipun bentuknya ramping, mengalami hambatan yang sangat besar (sedemikian rupa sehingga logam yang digunakan untuk membuat badan pesawat mengembang ketika dipanaskan oleh gesekan).
   • Ingatlah bahwa gesekan melepaskan banyak energi dalam bentuk panas. Misalnya, jangan langsung menyentuh bantalan rem mobil setelah pengereman!

Perlu diingat bahwa gaya tarik yang tinggi dapat menyebabkan hancurnya benda yang bergerak dalam zat cair. Misalnya, jika selama perjalanan dengan perahu Anda meletakkan sepotong kayu lapis di dalam air (sehingga permukaannya tegak lurus terhadap pergerakan perahu), maka kemungkinan besar kayu lapis tersebut akan pecah.

§ 1 Apa penyebab gaya gesek dan apa itu?

Masing-masing dari kita pernah naik kereta luncur atau ski, dan siapa yang bertanya pada diri sendiri: “Mengapa, tidak peduli seberapa keras saya mendorong, cepat atau lambat saya akan tetap berhenti”?

Bayangkan gambar ini - sebuah buku teks tergeletak di atas meja. Jika Anda mendorongnya, yaitu memberikan gaya padanya, maka kecepatannya akan berubah dari nol ke nilai tertentu. Namun, setelah beberapa saat tutorialnya akan berhenti.

Kekuatan gesekan membantu buku teks berhenti. Gaya gesekan muncul ketika suatu benda bergerak di permukaan benda lain, dan ketika mereka mencoba memindahkan benda tersebut dari tempatnya.

Dari mana datangnya gaya gesek?

Untuk menjawab pertanyaan ini, Anda dapat melakukan percobaan sederhana. Mari kita coba menggambar garis dengan pensil sederhana, pertama di atas kertas, lalu di kaca. Kita bisa melakukan ini di atas kertas, tapi tidak di atas kaca. Hal ini terjadi karena permukaan kertas dan pensil memiliki ketidakrataan jika dilihat di bawah mikroskop. Partikel timbal tampaknya tersangkut pada kekasaran kertas dan tetap berada di sana. Permukaan kacanya halus dan kami tidak mengamatinya.

Dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa besarnya gaya gesekan bergantung pada adanya kekasaran permukaan yang bersentuhan.

Akankah gaya gesekan hilang ketika kedua permukaan dipoles halus? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, kita dapat melakukan percobaan berikut: kita akan mencoba merobek kaca atau cermin dari permukaan air. Hal ini cukup sulit untuk dilakukan. Dalam hal ini, gaya gesekan juga akan muncul, tetapi alasan keberadaannya berbeda - gaya tarik-menarik timbal balik dari molekul-molekul permukaan yang bersentuhan. Dan pada contoh terakhir, besarnya gaya gesekan akan berkali-kali lipat lebih besar.

Selain besaran, gaya juga harus mempunyai arah. Gaya gesekan selalu diarahkan ke arah yang berlawanan dengan gerak benda.

§ 2 Jenis gesekan

Ada tiga jenis gesekan:

1. Gesekan statis. Semua benda diam di tempatnya hanya karena gesekan statis. Kalau tidak, semuanya akan jatuh.

2. Gesekan geser. Contoh gesekan jenis ini adalah saat naik kereta luncur menuruni gunung.

3. Gesekan menggelinding. Contohnya adalah mengemudi dan menghentikan mobil.

Dari ketiga jenis tersebut, gesekan statis mempunyai nilai terbesar, dan gesekan menggelinding mempunyai nilai terkecil. Menggulung lebih mudah daripada menyeret. Itu sebabnya semuanya struktur teknik dan teknologi, jika memungkinkan, perosotan diganti dengan penggulungan.

Jadi, untuk membangun monumen Peter I di St. Petersburg, sebuah balok batu besar dengan berat sekitar 1000 ton dikirim ke kota dengan menggunakan roller, karena tidak mungkin menyeret tumpuan monumen pendiri kota tersebut.

Besarnya gaya gesek dapat diukur dengan dinamometer, dan diukur dalam satuan Newton.

§ 3 Arti gesekan dalam kehidupan manusia

Dari segi manfaatnya bagi manusia, gesekan dapat merugikan dan menguntungkan. Misalnya, ketika pintu mulai berderit dan tidak dapat dibuka dengan baik, gesekan dianggap berbahaya. Gesekan yang memungkinkan pengendara sepeda berhenti di lampu lalu lintas bisa disebut bermanfaat. Jika dia tidak berada di sana, dia akan terus melanjutkan gerakannya yang tidak terkendali. Dalam beberapa kasus, berbagai pelumas digunakan untuk mengurangi gesekan. Tidak ada satu pun bantalan yang dapat beroperasi tanpa oli teknis.

Oleh karena itu, gesekan sangatlah penting dalam kehidupan kita. Gesekan tidak hanya memungkinkan Anda mengontrol gerakan, tetapi juga berkontribusi terhadap stabilitas benda.

Tanpanya, semuanya akan menggelinding dan meluncur hingga berada pada level yang sama. Paku dan sekrup akan terlepas dari dinding, kain akan terurai, tidak ada satu kancing pun yang dijahit, benang tidak akan menempel pada jarum atau kain.

Tanpa gesekan statis kita tidak akan bisa berjalan atau mengemudi. Ingatlah betapa sulitnya bergerak dalam kondisi dingin. Penyebab gaya gesekan dapat berupa adanya kekasaran pada permukaan yang bersentuhan, atau adanya tarik-menarik timbal balik dari molekul-molekul benda yang berinteraksi. Gaya gesekan diukur dalam Newton dan diarahkan ke arah yang berlawanan dengan gerak benda.

Daftar literatur bekas:

1. Fisika. Kimia. kelas 5-6. Gurevich A.E., Isaev D.A., Pontak L.S. – M.: Bustard, 2011.
2. Fisika. Kelas 7: Buku teks untuk lembaga pendidikan umum/A.V. Peryshkin. – M.: Bustard, 2006.
3. Fisika. kelas 8: Buku teks untuk lembaga pendidikan umum/A.V. Peryshkin. – M.: Bustard, 2010.
4. Fisika yang menghibur. Ya.Perelman
5. Fisika. kelas 7. Buku pelajaran. Gurevich A.E.

Sudahkah Anda mencoba mengendarai mobil dalam kondisi dingin? Kenikmatan itu tidak menyenangkan. Namun, sama saja dengan menjadi pejalan kaki pada waktu yang sama sepanjang tahun. Saat jalan tertutup lapisan es, kita berkata: cengkeraman buruk. Apa artinya ini?

Artinya, gesekan antara roda dan jalan sangat kecil. Dan jika hal ini berguna dalam hal memindahkan beban dengan cara menyeret, misalnya dengan kereta luncur, maka hal ini sangat berbahaya dalam situasi di mana perlu mengerem secara tiba-tiba atau mengubah arah gerakan. Peranan gesekan dalam kehidupan manusia sangatlah besar, hal ini tidak dapat dipungkiri.

• Dan tugas kita adalah menggunakan gaya gesekan seefisien mungkin dalam kehidupan sehari-hari dan dalam teknologi untuk membuat hidup lebih mudah.

Peran gesekan dalam kehidupan sehari-hari

Peran gesekan dalam kehidupan sehari-hari adalah kita dapat berjalan dan mengemudi, benda tidak terlepas dari tangan kita, rak dan gambar digantung di dinding dan tidak jatuh, kita bahkan memakai pakaian karena gesekan, yang menahan serat pada benang, dan benang pada struktur kain.

Namun gesekan juga bisa memainkan peran negatif. Karena hal inilah bagian-bagian yang bergerak dari berbagai mekanisme menjadi panas dan aus. Dalam kasus seperti itu, mereka berusaha menguranginya. Ada beberapa cara untuk mengurangi gesekan.

Salah satunya adalah masuknya pelumas di sela-sela permukaan gosok. Pelumasan mengurangi kontak benda, dan bukan benda yang bergesekan, melainkan lapisan cairan. Dan gesekan dalam cairan jauh lebih kecil dibandingkan gesekan kering.

Contoh lain gaya gesekan dalam kehidupan sehari-hari:

• kita bisa menulis di kertas
• barang-barang yang ada di meja Anda tidak akan terbang karena angin sedikit pun
• pakaian yang digantung di kursi atau gantungan di lemari Anda
• Anda dapat menggerakkan mouse komputer melintasi mousepad
• anda kesulitan memindahkan lemari, karena... ada gaya gesekan
• tapi kalau tidak sengaja menumpahkan minyak bunga matahari di dapur, siapa pun yang masuk akan terpeleset, karena... Gaya gesekan pada lantai akan berkurang, namun hati-hati jangan sampai terjatuh :)
• karpet sangat mengurangi gesekan
• melumasi engsel pintu
• alat musik

Gaya gesekan dalam teknologi

Cara lain untuk mengurangi gesekan adalah dengan menggunakan bantalan bola dan rol. Cincin bagian dalam bantalan ditempatkan pada poros suatu mekanisme, dan cincin bagian luar dipasang pada badan mesin atau peralatan mesin. Dan ketika poros mulai berputar, ia tidak tergelincir, tetapi menggelinding menjadi bola atau rol di antara cincin bantalan.

Dan kita tahu bahwa gaya gesek menggelinding jauh lebih kecil dibandingkan gaya gesek geser. Oleh karena itu, komponen yang berputar akan mengalami keausan lebih lambat. Bantalan udara, pengurangan area kontak benda, dan penggilingan juga digunakan.

Misalnya, untuk mengurangi gesekan antara es dan sepatu roda, sepatu roda diasah, sehingga permukaan kontaknya lebih kecil, dan es digiling, sehingga sehalus mungkin. Mereka juga mengurangi gesekan saat memotong apa pun di rumah dan di tempat kerja, mengasah pisau setajam mungkin.

Peran gesekan dalam teknologi tidak selalu negatif, seperti yang terlihat. Lagi pula, misalnya, ketika kita mengganti gaya gesekan geser dengan gaya gesekan menggelinding untuk mengurangi interaksi permukaan gesekan, kita harus ingat bahwa jika tidak ada gesekan sama sekali, maka roda atau bola pada bantalan akan berputar begitu saja tanpa gesekan. menggerakkan tubuh.

Lebih banyak contoh gaya gesekan dalam teknologi:

• mobil mungkin melambat
• di utara orang-orang naik kereta luncur dan ski - lebih cepat karena... gaya gesek yang lebih kecil
• bersepeda
• bagian mana pun yang dilumasi bekerja lebih baik
• Gesekan gelinding terjadi pada bantalan bola
• roda dengan paku atau bahkan rantai
• mekanisme untuk mentransmisikan atau mengubah gerak menggunakan gesekan, yang disebut. mekanisme gesekan

Peran gesekan di alam

Perlu disebutkan peran gesekan di alam. Contohnya adalah kaki serangga yang kasar untuk meningkatkan daya cengkeram dengan permukaan, atau sebaliknya, tubuh ikan yang halus dilapisi lendir untuk mengurangi gesekan dengan air.

Di alam, hewan dan tumbuhan telah lama belajar beradaptasi dan memanfaatkan gaya gesekan untuk keuntungan mereka. Seseorang harus melakukan hal yang sama untuk memastikan keberadaan yang nyaman di planet Bumi.

Master Grip dirancang untuk digunakan pada objek yang memerlukan peningkatan koefisien gesekan. Penggunaan produk memberikan hasil yang optimal terutama pada kasus transmisi tenaga menggunakan V-belt. Aplikasi tersebut termasuk kompresor udara, sabuk kipas, dll. Produk ini juga dapat diaplikasikan pada bagian bawah permadani yang berisiko tergelincir ke lantai.

PROPERTI:

• Memiliki sifat anti air untuk mempertahankan traksi dalam kondisi basah
• meningkatkan masa pakai sabuk-V dan bantalan

CARA MENGGUNAKAN:

1. Kocok kalengnya.
2. Aplikasikan secara memanjang pada sabuk atau permukaan lainnya dari jarak sekitar 30 cm. Aplikasikan secukupnya dan hindari penggunaan produk dalam jumlah berlebihan.
3. Biarkan mengering selama 30-60 detik. Setelah kering, benda siap digunakan.
4. Rawat sabuk-V dalam dua langkah: setelah penggunaan produk pertama kali, hidupkan mesin, biarkan bekerja selama beberapa menit, hentikan dan ulangi perawatan.