마찰 법칙 슬라이딩 롤링

기술에서는 표면 사이의 건조 마찰력의 영향을 줄이기 위해 윤활제(고체 표면 사이에 얇은 층을 생성하는 점성 액체)가 도입됩니다.

윤활 효과는 점성 액체 층이 마찰 표면 사이에 도입되어 모든 표면 불규칙성을 채우고 이에 달라붙어 두 개의 마찰 액체 층을 형성한다는 사실에 있습니다(그림 15).

쌀. 15.

따라서 윤활 중에 두 고체 표면의 마찰 대신 액체의 내부 마찰이 발생하며 이는 두 고체 표면의 외부 마찰보다 훨씬 적습니다. 윤활유를 사용하면 마찰이 8~10배 감소합니다. 윤활의 의미의 전형적인 예는 스피드 스케이팅 선수의 스케이팅입니다. 스케이트 날에 스케이팅 선수의 측면에서 오는 힘의 작용의 결과, 눈이 녹고 스케이트 아래에 물이 나타나며, 스케이트는 스케이트 선수가 달리고 압력이 사라진 후에 다시 얼어붙습니다. 그러나 물은 낮은 점도로 인해 마찰 표면 사이의 불규칙한 틈에서 짜내므로 메커니즘의 윤활에 적합하지 않습니다.

모든 기계에는 한 가지 공통점이 있습니다. 모든 기계에는 회전해야 하는 것이 있습니다. 그리고 어디에서나 분리할 수 없는 쌍-축과 지지대-베어링이 있습니다.

구름 마찰력은 미끄럼 마찰력보다 훨씬 작기 때문에 기계 및 메커니즘에서 대부분의 경우 플레인 베어링이 구름 베어링으로 ​​대체됩니다(그림 16).

쌀. 16.

베어링은 두 개의 링으로 구성됩니다. 그 중 하나인 내부는 축에 단단히 장착되어 함께 회전합니다. 다른 하나인 외부 링은 베이스와 베어링 커버 사이에 고정되어 있습니다.

이 링 - 클립은 서로 마주하는 표면에 홈이 있습니다. 클립 사이에는 강철 공이 있습니다. 베어링이 회전하면 볼이 케이지의 홈을 따라 굴러갑니다.

트랙과 볼의 표면이 더 잘 연마될수록 마찰이 줄어듭니다. 볼이 하나의 더미로 흐르지 않도록 분리기로 분리됩니다. 분리기는 일반적으로 플라스틱, 강철 또는 청동으로 만들어집니다.

회전하는 동안 이러한 베어링에는 구름 마찰이 나타납니다. 볼 베어링의 마찰 손실은 플레인 베어링보다 20-30배 적습니다! 롤링베어링은 볼뿐만 아니라 다양한 형태의 롤러로도 만들어집니다. 구름 베어링이 없으면 현대 산업과 운송이 불가능합니다.

현재 이러한 에어쿠션과 같은 차량 이동 시 마찰을 줄이는 방법이 널리 사용되고 있다.

에어 쿠션(그림 17)은 차량 아래에 있는 압축 공기 층으로 차량을 수면이나 육지 위로 들어 올립니다. 압축 공기 층은 팬에 의해 생성됩니다. 표면에 마찰이 없으면 움직임에 대한 저항이 감소합니다. 육지의 다양한 장애물이나 물의 파도를 넘어 이동할 수있는 그러한 선박의 능력은 리프트의 높이에 따라 다릅니다.

쌀. 17

호버크라프트의 작동 방식: 1 - 서스테인 프로펠러; 2 - 공기 흐름; 3 - 팬; 4 -- 유연한 멤브레인(스커트).

그러한 호버크라프트의 첫 번째 아이디어는 K.E. 1927년 Tsiolkovsky는 그의 작품 "공기 저항과 빠른 기차"에서. 이것은 압축 공기 층인 에어 쿠션에 의존하여 콘크리트 도로를 질주하는 바퀴가 없는 급행입니다.

두 손을 비비면 왜 손이 따뜻해지거나 두 개의 나무 조각을 비비면 왜 불이 붙을 수 있는지 궁금해 한 적이 있습니까? 정답은 마찰입니다! 두 물체가 서로에 대해 움직일 때 그러한 움직임을 방해하는 마찰력이 있습니다. 마찰은 열, 손을 데우거나 불을 지피는 등의 형태로 에너지를 방출할 수 있습니다. 마찰이 많을수록 더 많은 에너지가 방출되므로 기계 시스템에서 움직이는 부품 사이의 마찰을 증가시키면 상당한 열이 발생합니다!

단계

마찰체의 표면

두 몸체가 서로 상대적으로 이동할 때 다음 세 가지 프로세스가 발생할 수 있습니다.신체 표면의 불규칙성은 서로에 대한 신체의 움직임을 방해합니다. 이러한 움직임의 결과로 본체의 한쪽 또는 양쪽 표면이 변형될 수 있습니다. 각 표면의 원자는 서로 상호 작용할 수 있습니다. 이러한 모든 과정은 마찰의 발생과 관련이 있습니다. 따라서 마찰을 증가시키려면 연마 표면(예: 사포), 변형 가능한 표면(예: 고무) 또는 접착 특성(예: 끈적임)이 있는 표면이 있는 본체를 선택하십시오.

마찰력은 마찰 바디에 작용하는 힘(서로에 대한 바디의 이동 방향에 수직으로 향하는 힘)에 비례하기 때문에 바디를 서로 더 세게 눌러 마찰을 증가시킵니다.

한 몸이 움직이면 멈추십시오.지금까지 물체가 서로에 대해 상대적으로 움직일 때 발생하는 슬라이딩 마찰에 대해 살펴보았습니다. 슬라이딩 마찰은 정지 마찰, 즉 두 개의 접촉 물체를 움직이기 위해 극복해야 하는 힘보다 훨씬 적습니다. 따라서 무거운 물체는 이미 움직이고 있을 때 제어하는 ​​것보다 움직이는 것이 더 어렵습니다.

• 미끄럼 마찰과 정지 마찰의 차이를 이해하기 위해 간단한 실험을 해보세요. 부드러운 바닥(카펫이 아닌)에 의자를 놓으십시오. 의자가 미끄러지지 않도록 다리에 고무나 기타 패드가 없는지 확인하십시오. 의자를 밀어 이동합니다. 의자가 움직이면 의자와 바닥 사이의 슬라이딩 마찰이 정지 마찰보다 작기 때문에 밀기가 더 쉬워지는 것을 알 수 있습니다.

1. 마찰을 증가시키기 위해 두 표면 사이의 그리스를 제거하십시오.윤활유(기름, 바셀린 등)는 마찰체 사이의 마찰력을 상당히 감소시킵니다. 고체 사이의 마찰 계수가 고체와 ​​액체 사이의 마찰 계수보다 훨씬 높기 때문입니다.

   • 간단한 실험을 해보세요. 마른 손을 비비면 온도가 상승한 것을 알 수 있습니다(예열되었습니다). 이제 손을 적시고 다시 문지릅니다. 이제 손을 비비기가 더 쉬울 뿐만 아니라 덜(또는 더 천천히) 뜨거워집니다.

2. 베어링, 바퀴 및 기타 롤링 바디를 제거하여 롤링 마찰을 제거하고 첫 번째 것보다 훨씬 더 큰 슬라이딩 마찰을 얻습니다(따라서 한 바디를 다른 바디에 대해 롤링하는 것이 밀거나 당기는 것보다 쉽습니다).

   • 예를 들어, 썰매와 바퀴 달린 카트에 같은 질량의 시체를 싣는다고 상상해 보십시오. 바퀴가 달린 카트는 썰매(슬라이딩 마찰)보다 이동(구르는 마찰)이 훨씬 쉽습니다.

3. 마찰력을 증가시키려면 유체의 점도를 증가시키십시오.마찰은 고체를 움직일 때뿐만 아니라 액체와 기체(각각 물과 공기)에서도 발생합니다. 유체와 고체 사이의 마찰은 유체의 점도와 같은 여러 요인에 따라 달라집니다. 유체의 점도가 클수록 마찰력이 커집니다.

   견인

   1. 신체 표면적을 늘립니다.위에서 언급했듯이 고체가 액체와 기체에서 움직일 때 마찰력도 발생합니다. 액체와 기체에서 물체의 움직임을 방해하는 힘을 항력(공기 저항 또는 물 저항이라고도 함)이라고 합니다. 항력은 액체 또는 기체를 통한 신체의 이동 방향에 수직인 신체의 표면적이 증가할수록 더 커집니다.

      • 예를 들어, 질량이 1g인 산탄총과 같은 질량의 종이 한 장을 가져 와서 동시에 놓습니다. 펠릿은 즉시 바닥에 떨어지고 종이는 천천히 떨어집니다. 이것은 정면 저항의 원리가 보이는 곳입니다. 종이의 표면적이 펠렛의 표면적보다 훨씬 커서 공기 저항이 더 크고 종이가 더 천천히 바닥으로 떨어집니다.

   2. 항력 계수가 큰 체형을 사용하십시오.움직임에 수직으로 향하는 신체의 표면적에 따라 일반적인 용어로만 정면 저항을 판단 할 수 있습니다. 다양한 모양의 몸체는 다양한 방식으로 액체 및 기체와 상호 작용합니다(몸체가 기체 또는 액체를 통과할 때). 예를 들어, 둥근 평판은 둥근 구형 평판보다 더 많은 항력을 가집니다. 다양한 모양의 몸체의 정면 저항을 특성화하는 값을 항력 계수라고합니다.

      덜 유선형 바디를 사용합니다.일반적으로 큰 입방체는 높은 항력을 갖습니다. 이러한 본체는 직사각형 모서리를 가지며 끝으로 갈수록 가늘어지지 않습니다. 반면 유선형 몸체는 모서리가 둥글고 끝으로 갈수록 가늘어지는 경향이 있습니다.

   3. 관통 구멍이 없는 본체를 사용하십시오.몸체의 관통 구멍은 공기 또는 물이 그러한 구멍을 통해 흐를 수 있으므로 항력을 줄입니다(구멍 덕분에 움직임에 수직인 몸체의 표면적이 감소됨). 관통 구멍이 클수록 드래그가 줄어듭니다. 이것이 낙하 속도를 늦추기 위해 많은 항력을 생성하도록 설계된 낙하산이 거즈가 아닌 강하고 가벼운 실크 또는 나일론으로 만들어진 이유입니다.

      • 예를 들어 탁구 라켓에 몇 개의 구멍을 뚫어 탁구 라켓의 속도를 높일 수 있습니다(라켓의 표면적을 줄여 항력을 줄이기 위해).

   4. 항력을 증가시키려면 몸체의 속도를 높이십시오(이것은 모든 모양과 재질로 만들어진 몸체에 해당됨). 물체의 속도가 빠를수록 통과해야 하는 액체나 기체의 부피가 커지고 항력도 커집니다. 매우 빠른 속도로 움직이는 몸체는 엄청난 항력을 경험하므로 유선형이어야 합니다. 그렇지 않으면 저항의 힘이 그들을 파괴할 것입니다.

      • 예를 들어, 냉전 기간에 제작된 실험용 정찰기인 록히드 SR-71을 생각해 보십시오. 이 항공기는 M = 3.2의 고속으로 비행할 수 있었고 유선형 모양에도 불구하고 엄청난 항력을 경험했습니다(마찰에 의해 발생하는 열로 항공기 동체를 구성하는 금속이 팽창할 정도).
   • 마찰은 열의 형태로 많은 에너지를 방출한다는 것을 명심하십시오. 예를 들어, 제동 직후 자동차의 브레이크 패드를 만지지 마십시오!
   • 높은 항력은 액체 속에서 움직이는 물체의 파괴로 이어질 수 있음을 명심하십시오. 예를 들어, 보트 여행 중에 합판 조각을 물에 넣으면(표면이 보트의 움직임에 수직으로 향하도록) 합판이 부러질 가능성이 큽니다.

§ 1 마찰력의 원인은 무엇이며 무엇입니까?

우리 각자는 썰매를 타거나 스키를 타러 갔고, 누가 스스로에게 다음과 같은 질문을 던졌습니다. "왜 내가 하고자 하는 만큼 열심히 미루지 않았습니까? 조만간 어쨌든 멈출 것입니다."

그런 그림을 상상해보십시오-책상 위에 놓인 교과서. 그를 밀면, 즉 그에게 힘을 가하면 속도가 0에서 특정 값으로 변경됩니다. 그러나 튜토리얼은 잠시 후 중지됩니다.

우리는 물체의 속도 변화가 힘을 가한 결과라는 것을 이미 알고 있습니다. 이 경우 어떤 힘이 작용합니까?

마찰의 힘은 교과서가 멈추는 데 도움이되었습니다. 마찰력은 어떤 물체가 다른 물체의 표면을 따라 움직일 때, 그리고 물체를 움직이려고 할 때 발생합니다.

마찰력이란?

이 질문에 답하기 위해 간단한 실험을 할 수 있습니다. 간단한 연필로 먼저 종이에 다음에 유리에 선을 그려 봅시다. 종이에서는 할 수 있지만 유리에서는 할 수 없습니다. 종이와 연필심의 표면은 현미경으로 보면 거칠기 때문입니다. 첨필의 입자는 그대로 종이의 거칠기에 달라붙어 그대로 남아 있다. 유리의 표면은 매끄럽고 우리는 이것을 관찰하지 못합니다.

이것으로부터 우리는 마찰력의 크기가 접촉면의 거칠기의 존재에 의존한다는 결론을 내릴 수 있습니다.

그리고 양면을 매끄럽게 연마하면 마찰력이 사라지나요? 이 질문에 답하기 위해 우리는 다음과 같은 실험을 할 수 있습니다. 우리는 물 표면에서 유리나 거울을 떼어내려고 할 것입니다. 이것은 하기가 상당히 어렵습니다. 이 경우 마찰력도 발생하지만 그 존재 이유는 다릅니다. 즉, 접촉면 분자의 상호 인력입니다. 그리고 마지막 예에서 마찰력의 크기는 몇 배나 더 클 것입니다.

힘에는 크기 외에도 방향이 있어야 합니다. 마찰력은 항상 몸의 움직임과 반대 방향으로 향합니다.

§ 2 마찰 유형

마찰에는 세 가지 유형이 있습니다.

1. 휴식의 마찰. 모든 몸체는 정지 마찰로 인해 제자리에 정지합니다. 그렇지 않으면 모든 것이 무너질 것입니다.

2. 슬라이딩 마찰. 이러한 유형의 마찰의 예는 내리막 썰매 타기입니다.

3. 롤링 마찰. 예를 들면 차를 운전하고 멈추는 것입니다.

세 가지 유형 모두에서 정지 마찰 값이 가장 크고 구름 마찰이 가장 작습니다. 롤링은 드래그보다 쉽습니다. 그렇기 때문에 모든 엔지니어링 구조와 기술에서 가능한 경우 슬라이딩이 롤링으로 대체됩니다.

그래서 상트 페테르부르크에 Peter I 기념비를 건설하기 위해 약 1000 톤의 거대한 돌 블록이 스케이트장에서 도시로 배달되었습니다. 기념비 받침대를 도시 설립자에게 끌 수 없기 때문입니다. .

마찰력의 크기는 동력계로 측정할 수 있으며 뉴턴 단위로 측정됩니다.

§ 3 인간 생활에서 마찰의 중요성

인간에 대한 이익의 관점에서 마찰은 해롭고 유익할 수 있습니다. 예를 들어, 문이 삐걱거리고 제대로 열리지 않으면 마찰은 해로운 것으로 간주됩니다. 유용한 마찰은 자전거 운전자가 신호등에서 멈출 수 있는 마찰입니다. 그가 아니었다면 그는 계속해서 제멋대로 움직일 것이다. 어떤 경우에는 마찰을 줄이기 위해 다양한 윤활제가 사용됩니다. 기술 오일이 없는 단일 베어링은 작동할 수 없습니다.

따라서 마찰은 우리 삶에서 매우 중요합니다. 마찰은 움직임을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 신체의 안정성에도 기여합니다.

그것이 없으면 모든 것이 같은 수준이 될 때까지 구르고 미끄러질 것입니다. 못과 나사가 벽에서 미끄러지고 천이 퍼지고 단추가 하나도 꿰매어지지 않으며 실이 바늘이나 천에 달라 붙지 않습니다.

휴식의 마찰이 없다면 우리는 걷거나 탈 수 없을 것입니다. 얼음 속에서 움직이는 것이 얼마나 어려운지 기억하십시오. 마찰력의 원인은 접촉 표면의 거칠기 또는 상호 작용하는 몸체 분자의 상호 인력일 수 있습니다. 마찰력은 뉴턴 단위로 측정되며 신체의 움직임과 반대 방향으로 향합니다.

중고 문헌 목록:

1. 물리학. 화학. 5-6 수업. Gurevich A.E., Isaev D.A., Pontak L.S. – M.: Bustard, 2011.
2. 물리학. 7학년: 교육 기관용 교과서 / A.V. 페리쉬킨. – M.: Bustard, 2006.
3. 물리학. 8학년: 교육 기관용 교과서 / A.V. 페리쉬킨. – M.: Bustard, 2010.
4. 재미있는 물리학. Y. 페렐만
5. 물리학. 7 학년. 교과서. 구레비치 A.E.

빙판길 운전 해보셨나요? 쾌락은 즐겁지 않습니다. 그러나 1년 중 같은 시간에 보행자가 되는 것과 동일합니다. 도로가 얼음 덩어리로 덮였을 때 우리는 "잘못된 그립"이라고 말합니다. 이것은 무엇을 의미 하는가?

이는 바퀴와 도로 사이의 마찰이 매우 작다는 것을 의미합니다. 그리고 썰매 등을 끌고 물건을 옮길 때 유용하다면 급제동을 하거나 방향을 바꿔야 하는 상황에서는 매우 해롭다. 인간의 삶에서 마찰력의 역할은 엄청나며 이것은 부정할 수 없습니다.

• 그리고 우리의 임무는 일상 생활과 기술에서 마찰의 힘을 사용하여 삶을 더 쉽게 만듭니다.

일상 생활에서 마찰의 역할

일상 생활에서 마찰의 역할은 우리가 걷고 탈 수 있고, 물건이 손에서 미끄러지지 않고, 선반과 그림이 벽에 걸려 넘어지지 않고, 마찰로 인해 옷을 입는 것까지, 이것은 실의 구성에서 섬유를 유지하고 조직의 구조에서 실을 유지합니다.

그러나 마찰도 부정적인 역할을 할 수 있습니다. 각종 기구의 가동부가 가열되어 마모되기 때문입니다. 그러한 경우, 그들은 그것을 줄이려고 노력합니다. 마찰을 줄이는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

그 중 하나는 마찰 표면 사이에 윤활유를 도입하는 것입니다. 윤활은 신체의 접촉을 줄이며 문지르는 것은 신체가 아니라 액체 층입니다. 그리고 액체에서의 마찰은 건조 마찰보다 훨씬 적습니다.

일상 생활에서 마찰력의 더 많은 예:

• 우리는 종이에 쓸 수 있습니다
• 당신의 탁자 위에 있는 것들은 아주 작은 바람에도 날아가지 않습니다.
• 옷장의 의자나 옷걸이에 걸 수 있는 옷
• 당신은 매트에 컴퓨터 마우스를 이동할 수 있습니다
• 캐비닛을 거의 움직이지 않기 때문에 마찰력이다
• 그러나 실수로 부엌에 해바라기 기름을 엎지르면 들어가는 사람이 미끄러지기 때문입니다. 바닥에 가해지는 마찰력은 줄어들겠지만, 넘어지지 않도록 조심하세요 :)
• 카펫은 마찰력을 크게 줄입니다.
• 도어 힌지 윤활
• 악기

기술의 마찰력

마찰을 줄이는 또 다른 방법은 볼 베어링과 롤러 베어링을 사용하는 것입니다. 베어링의 내부 링은 모든 메커니즘의 샤프트에 장착되고 외부 링은 기계 또는 기계 본체에 고정됩니다. 그리고 샤프트가 회전하기 시작하면 미끄러지지 않고 베어링 링 사이의 볼이나 롤러 위에서 굴러갑니다.

그리고 우리는 구름 마찰력이 미끄럼 마찰력보다 훨씬 작다는 것을 알고 있습니다. 따라서 회전하는 부품이 훨씬 더 천천히 마모됩니다. 그들은 또한 에어 쿠션, 신체 접촉 면적 감소 및 연삭을 사용합니다.

예를 들어, 얼음과 홍어 사이의 마찰력을 줄이기 위해 홍어를 날카롭게 하여 접촉면을 더 작게 만들고, 얼음을 최대한 매끄럽게 연마합니다. 또한 일상 생활과 직장에서 무언가를 자를 때 마찰을 줄여 칼을 최대한 날카롭게 만듭니다.

기술에서 마찰력의 역할은 보이는 것처럼 항상 부정적인 것은 아닙니다. 결국, 예를 들어 마찰 표면의 상호 작용을 줄이기 위해 미끄럼 마찰의 힘을 구름 마찰로 바꿀 때 마찰이 전혀 없다면 베어링의 바퀴나 볼은 단순히 몸을 움직이지 않고 스크롤하십시오.

기술에서 마찰력의 더 많은 예:

• 차가 느려질 수 있습니다
• 북쪽에서는 사람들이 썰매와 스키를 타고 이동합니다. 속도가 더 빠르기 때문입니다. 더 적은 마찰력
• 자전거를 타고
• 윤활된 부품이 더 잘 작동합니다.
• 볼 베어링에서 구름 마찰력이 발생합니다.
• 스파이크 또는 체인이 있는 바퀴
• 소위 마찰을 사용하여 운동을 전달하거나 변환하는 메커니즘. 마찰 메커니즘

자연에서 마찰력의 역할

자연에서 마찰력의 역할을 언급할 가치가 있습니다. 예를 들어 표면과의 마찰력을 향상시키기 위해 곤충의 거친 발이 있으며, 반대로 물과의 마찰을 줄이기 위해 점액으로 덮인 물고기의 매끄러운 몸체가 있습니다.

자연에서 동물과 식물은 마찰력을 자신에게 유리하게 적응하고 사용하는 법을 오랫동안 배웠습니다. 지구에서 안락한 존재를 보장하기 위해서는 사람도 마찬가지여야 합니다.

마스터 그립은 마찰 계수를 높여야 하는 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 제품을 사용하면 무엇보다 V벨트를 이용한 동력전달의 경우 최적의 결과를 얻을 수 있습니다. 이러한 응용 분야에는 공기 압축기, 팬 벨트 등이 있습니다. 바닥에서 미끄러질 위험이 있는 러그 밑면에도 제품을 적용할 수 있습니다.

속성:

• 젖은 상태에서 견인력을 유지하는 발수성
• V-벨트와 베어링의 수명을 연장합니다.

적용 모드:

1. 풍선을 흔듭니다.
2. 벨트 등의 표면에 길이 방향으로 약 30cm 정도 떨어져서 도포하고, 제품의 과량 도포를 피하고, 소량씩 도포합니다.
3. 30-60초 동안 말리십시오. 건조 후 개체를 사용할 수 있습니다.
4. V-벨트를 두 단계로 처리하십시오. 제품의 첫 번째 적용 후 기계를 시작하고 몇 분 동안 작동시킨 다음 중지하고 처리를 반복하십시오.