zakon trenja drsno kotaljenje

V tehnologiji se za zmanjšanje vpliva sil suhega trenja med površinami uvaja mazivo (viskozna tekočina, ki ustvarja tanko plast med trdnimi površinami).

Učinek mazanja je, da se med drgne površine vnese plast viskozne tekočine, ki zapolni vse površinske nepravilnosti in z lepljenjem nanje tvori dve drgni plasti tekočine (slika 15).

riž. 15.

Zato namesto trenja med dvema trdnima površinama med mazanjem nastane notranje trenje tekočine, ki je bistveno manjše od zunanjega trenja dveh trdnih površin. Uporaba mazalnih olj zmanjša trenje za 8-10 krat. Tipičen primer pomena mazanja predstavlja tek hitrostnega drsalca. Zaradi sile drsalca na rezilo drsalke se sneg stopi in pod drsalko se pojavi voda, ki po teku drsalca in pritisku izgine ponovno zmrzne. Voda pa ni primerna za mazanje v mehanizmih, saj bi se zaradi nizke viskoznosti iztisnila iz reže nepravilnosti med drgnimi površinami.

Vsi stroji imajo eno skupno stvar: v vseh se mora nekaj vrteti. In povsod je neločljiv par - os in njen nosilec - ležaj

Ker so sile kotalnega trenja bistveno manjše od sil drsnega trenja, se v strojih in mehanizmih v večini primerov drsni ležaji zamenjajo z kotalnimi ležaji (slika 16).

riž. 16.

Ležaj je sestavljen iz dveh obročev. Eden od njih - notranji - je tesno pritrjen na os in se vrti z njo. Drugi - zunanji obroč - je negibno vpet med podlago in pokrovom ležaja.

Ti obroči - sponke imajo na svojih površinah strojno izdelane utore, ki so obrnjeni drug proti drugemu. Med sponkami so jeklene kroglice. Ko se ležaj vrti, se kroglice kotalijo po utorih v kletkah.

Bolje kot so površine gosenic in žog polirane, manj je trenja. Da se kroglice ne zlijejo v en kup, jih ločimo z ločevalnikom. Separatorji so običajno izdelani iz plastike, jekla ali brona.

Pri vrtenju se v takem ležaju pojavi kotalno trenje. Izgube zaradi trenja pri krogličnem ležaju so 20-30-krat manjše kot pri drsnem ležaju! Kotalni ležaji so izdelani ne samo s kroglicami, temveč tudi z valji različnih oblik. Brez kotalnih ležajev moderna industrija in transport ne bi bila mogoča.

Trenutno se široko uporablja metoda za zmanjšanje trenja pri premikanju vozil, kot je zračna blazina.

Zračna blazina (slika 17) je plast stisnjenega zraka pod vozilo, ki ga dvigne nad gladino vode ali zemlje. Plast stisnjenega zraka ustvarijo ventilatorji. Odsotnost trenja na površini zmanjšuje odpornost proti gibanju. Od višine dviga je odvisna sposobnost takšnega plovila, da se premika čez različne ovire na kopnem ali čez valove na vodi.

riž. 17

Shema delovanja plovila z zračno blazino: 1 -- glavni propelerji; 2 -- pretok zraka; 3 -- ventilator; 4 -- prožna membrana (krilo).

Prvo idejo o takšnem plovilu na zračni blazini je izrazil K.E. Tsiolkovsky leta 1927 v svojem delu "Zračni upor in hitri vlak". To je brezkolesni ekspres, ki drvi po betonski cesti, zanašajoč se na zračno blazino - plast stisnjenega zraka.

Ste se kdaj vprašali, zakaj se vaše roke segrejejo, ko jih drgnete skupaj, ali zakaj lahko ustvarite ogenj z drgnjenjem dveh kosov lesa skupaj? Odgovor je trenje! Ko se dve telesi premikata relativno drug proti drugemu, se pojavi sila trenja, ki prepreči takšno gibanje. Trenje lahko povzroči sproščanje energije v obliki toplote, segrevanje rok, zaneti ogenj itd. Več ko je trenja, več energije se sprosti, zato boste s povečanjem trenja med gibljivimi deli v mehanskem sistemu ustvarili kar nekaj toplote!

Koraki

Površine drgnih teles

Ko se dve telesi premikata relativno drug proti drugemu, lahko pride do naslednjih treh procesov: nepravilnosti na površini teles motijo ​​gibanje teles med seboj; ena ali obe površini teles se lahko zaradi takega gibanja deformirata; atomi vsake površine lahko medsebojno delujejo. Vsi zgoraj navedeni procesi so vpleteni v nastanek trenja. Zato za povečanje trenja izberite materiale z abrazivno površino (na primer brusni papir), z deformabilno površino (na primer guma) ali s površino, ki ima lepilne lastnosti (na primer lepljiva).

Telesi močneje stisnite eno ob drugo, da povečate trenje, saj je sila trenja sorazmerna sili, ki deluje na drgneči telesi (sila je usmerjena pravokotno na smer gibanja teles relativno drug na drugega).

Če se eno telo giblje, ga ustavite. Doslej smo obravnavali drsno trenje, ki nastane pri gibanju teles med seboj. Drsno trenje je veliko manjše od statičnega trenja, to je sile, ki jo je treba premagati, da se dve dotikajoči se telesi premakneta. Zato je težek predmet težje premakniti kot obvladati, ko se že premika.

• Naredite preprost poskus, da boste razumeli razliko med trenjem drsenja in statičnim trenjem. Stol postavite na gladka tla (ne na preprogo). Prepričajte se, da na nogah stola ni gumijastih ali drugih blazinic, ki preprečujejo drsenje. Potisnite stol, da ga premaknete. Opazili boste, da ko se stol premika, ga lažje potiskate, ker je drsno trenje med stolom in tlemi manjše od statičnega trenja.

1. Znebite se maščobe med obema površinama, da povečate trenje. Maziva (olja, vazelin itd.) bistveno zmanjšajo silo trenja med drgnimi telesi, saj je koeficient trenja med trdnimi telesi veliko večji od koeficienta trenja med trdnim telesom in tekočino.

   • Preizkusite preprost poskus. Podrgnite si suhe roke in opazili boste, da se njihova temperatura dvigne (postanejo toplejše). Zdaj si zmočite roke in jih ponovno podrgnite. Zdaj ne samo, da si roke lažje drgnete ob eno, ampak se tudi manj (ali počasneje) segrejejo.

2. Znebite se ležajev, koles in drugih kotalnih teles, da se znebite kotalnega trenja in pridobite drsno trenje, ki je veliko večje od prvega (zato je kotaljenje enega telesa glede na drugo lažje kot potiskanje/vlečenje).

   • Na primer, predstavljajte si, da postavite telesi enake mase v sani in na voziček s kolesi. Voziček s kolesi je veliko lažje premikati (kotalno trenje) kot sani (drsno trenje).

3. Povečajte viskoznost tekočine, da povečate silo trenja. Trenje se ne pojavlja samo pri premikanju trdnih snovi, temveč tudi v tekočinah in plinih (voda oziroma zrak). Trenje med tekočino in trdno snovjo je odvisno od več dejavnikov, na primer od viskoznosti tekočine – večja kot je viskoznost tekočine, večja je sila trenja.

   Povlecite

   1. Povečajte telesno površino. Kot je navedeno zgoraj, ko se trdna telesa premikajo v tekočinah in plinih, se pojavi tudi sila trenja. Sila, ki preprečuje gibanje teles v tekočinah in plinih, se imenuje upor (včasih imenovan zračni upor ali upor vode). Upor je večji z večanjem površine telesa, ki je usmerjena pravokotno na smer gibanja telesa skozi tekočino ali plin.

      • Na primer, vzemite kroglico, ki tehta 1 g, in list papirja enake mase ter ju hkrati izpustite. Pelet bo takoj padel na tla, list papirja pa bo počasi padel navzdol. Tu je jasno viden princip upora - površina papirja je veliko večja od površine peleta, zato je zračni upor večji in papir počasneje pade na tla.

   2. Uporabite obliko telesa z visokim koeficientom upora. Glede na površino telesa, ki je usmerjena pravokotno na gibanje, lahko le na splošno ocenimo čelni upor. Telesa različnih oblik medsebojno delujejo s tekočinami in plini na različne načine (ko se telesa gibljejo skozi plin ali tekočino). Na primer, okrogla ravna plošča ima večji upor kot okrogla sferična plošča. Količina, ki označuje upor teles različnih oblik, se imenuje koeficient upora.

      Uporabite manj poenostavljena telesa. Običajno imajo velika kubična telesa velik upor. Takšna telesa imajo pravokotne vogale in se proti koncu ne zožijo. Po drugi strani pa imajo poenostavljena telesa zaobljene robove in se običajno proti koncu zožijo.

   3. Uporabite telesa brez skoznjih lukenj. Vsaka skoznja luknja v telesu zmanjša upor tako, da omogoči pretok zraka ali vode skozi luknjo (luknje zmanjšajo površino telesa pravokotno na gibanje). Večje kot so skoznje luknje, manjši je upor. Zato so padala, ki so zasnovana tako, da ustvarjajo velik upor (za upočasnitev hitrosti padca), izdelana iz močne, lahke svile ali najlona in ne iz gaze.

      • Na primer, lahko povečate hitrost vesla za namizni tenis, če vanj izvrtate nekaj lukenj (da zmanjšate površino vesla in s tem zmanjšate upor).

   4. Povečajte hitrost telesa, da povečate upor (to velja za telesa katere koli oblike in iz katerega koli materiala). Višja kot je hitrost predmeta, večji je volumen tekočine ali plina, skozi katerega mora preiti, in večji je upor. Telesa, ki se premikajo z zelo velikimi hitrostmi, doživljajo ogromen upor, zato jih je treba racionalizirati; sicer jih bo sila upora uničila.

      • Na primer, pomislite na Lockheed SR-71, eksperimentalno nadzorno letalo, izdelano med hladno vojno. To letalo je lahko letelo z visoko hitrostjo M = 3,2 in je kljub svoji aerodinamični obliki imelo ogromen upor (toliko, da se je kovina, iz katere je bil izdelan trup letala, razširila, ko se je segrevala zaradi trenja).
   • Ne pozabite, da se zaradi trenja sprosti veliko energije v obliki toplote. Na primer, ne dotikajte se zavornih ploščic avtomobila neposredno po zaviranju!
   • Upoštevajte, da lahko visoke sile upora povzročijo uničenje telesa, ki se premika v tekočini. Na primer, če med potovanjem s čolnom postavite kos vezanega lesa v vodo (tako da je njegova površina usmerjena pravokotno na gibanje čolna), se bo najverjetneje vezan les zlomil.

§ 1 Kaj povzroča silo trenja in kaj je to?

Vsak od nas se je že kdaj sankal ali smučal in kdo si je zastavil vprašanje: "Zakaj se bom, ne glede na to, kako močno odrivam, prej ali slej ustavil"?

Predstavljajte si to sliko - učbenik, ki leži na mizi. Če ga potisnete, to pomeni, da nanj uporabite silo, bo spremenil hitrost od nič do določene vrednosti. Vendar se bo vadnica čez nekaj časa ustavila.

Vemo že, da je sprememba hitrosti telesa posledica delovanja sile. Kakšna sila je delovala v tem primeru?

Sila trenja je pomagala, da se je učbenik ustavil. Sila trenja se pojavi, ko se nekatera telesa gibljejo po površini drugih in ko poskušajo premakniti telo.

Od kod izvira sila trenja?

Za odgovor na to vprašanje lahko izvedete preprost poskus. Poskusimo narisati črto s preprostim svinčnikom, najprej na papir in nato na steklo. To lahko naredimo na papirju, na steklu pa ne. To se zgodi, ker ima površina papirja in svinčnika nepravilnosti, če jih gledamo pod mikroskopom. Zdi se, da se delci svinca ujamejo na hrapavost papirja in tam ostanejo. Površina stekla je gladka in tega ne opazimo.

Iz tega lahko sklepamo, da je velikost sile trenja odvisna od prisotnosti hrapavosti kontaktnih površin.

Ali bo sila trenja izginila, ko sta obe površini gladko polirani? Za odgovor na to vprašanje lahko izvedemo naslednji poskus: s površine vode bomo poskušali odtrgati steklo ali ogledalo. To je precej težko narediti. V tem primeru se bo pojavila tudi sila trenja, vendar je razlog za njen obstoj drugačen - medsebojna privlačnost molekul kontaktnih površin. In v zadnjem primeru bo velikost sile trenja večkrat večja.

Sila mora imeti poleg velikosti tudi smer. Sila trenja je vedno usmerjena v nasprotno smer od gibanja telesa.

§ 2 Vrste trenja

Obstajajo tri vrste trenja:

1. Statično trenje. Vsa telesa počivajo na mestu samo zaradi statičnega trenja. Sicer bi vse padlo.

2. Drsno trenje. Primer te vrste trenja je sankanje z gore.

3. Kotalno trenje. Primer bi bila vožnja in ustavljanje avtomobila.

Od vseh treh vrst ima največjo vrednost statično trenje, najmanjšo pa kotalno trenje. Kotaljenje je lažje kot vlečenje. Zato v vseh inženirske konstrukcije in tehnologijo, kjer je mogoče, drsenje nadomestimo z kotaljenjem.

Torej, za gradnjo spomenika Petru I v Sankt Peterburgu je bil v mesto na valjih dostavljen ogromen kamniti blok, ki tehta približno 1000 ton, saj bi bilo nemogoče povleči podstavek za spomenik ustanovitelju mesta.

Velikost sile trenja lahko izmerimo z dinamometrom, merimo pa jo v Newtonih.

§ 3 Pomen trenja v človekovem življenju

Z vidika koristi za človeka je lahko trenje škodljivo in koristno. Na primer, ko vrata začnejo škripati in se slabo odpirajo, velja, da je trenje škodljivo. Trenje, ki omogoča kolesarju, da se ustavi na semaforju, lahko imenujemo koristno. Če ga ne bi bilo, bi nadaljeval svoje nekontrolirano gibanje. V nekaterih primerih se za zmanjšanje trenja uporabljajo različna maziva. Noben ležaj ne more delovati brez tehničnega olja.

Tako je trenje izjemno pomembno v našem življenju. Trenje vam ne omogoča le nadzora gibanja, temveč prispeva tudi k stabilnosti teles.

Brez tega se bo vse vrtelo in drselo, dokler ne bo na isti ravni. Žeblji in vijaki bodo polzeli iz sten, tkanine se bodo odvijale, niti en sam gumb ne bo prišit, sukanci enostavno ne bodo držali niti v iglah niti v tkaninah.

Brez statičnega trenja ne bi mogli hoditi ali voziti. Ne pozabite, kako težko se je premikati v ledenih razmerah. Vzrok sile trenja je lahko prisotnost hrapavosti na kontaktnih površinah ali medsebojna privlačnost molekul medsebojno delujočih teles. Sila trenja se meri v Newtonih in je usmerjena v smeri, ki je nasprotna gibanju telesa.

Seznam uporabljene literature:

1. Fizika. kemija. 5-6 razredi. Gurevich A.E., Isaev D.A., Pontak L.S. – M.: Bustard, 2011.
2. Fizika. 7. razred: Učbenik za splošne izobraževalne ustanove / A.V. Periškin. – M.: Bustard, 2006.
3. Fizika. 8. razred: Učbenik za splošnoizobraževalne ustanove / A.V. Periškin. – M.: Bustard, 2010.
4. Zabavna fizika. Ja. Perelman
5. Fizika. 7. razred. Učbenik. Gurevič A.E.

Ste že poskusili voziti avto v poledici? Užitek ni prijeten. Enako pa kot biti pešec v istem letnem času. Ko je cesta prekrita z ledeno skorjo, pravimo: slab oprijem. Kaj to pomeni?

To pomeni, da je med kolesi in cesto zelo malo trenja. In če je to koristno v primeru premikanja tovora z vlečenjem, na primer, na sani, potem je zelo škodljivo v situaciji, ko je treba močno zavirati ali spremeniti smer gibanja. Vloga trenja v človeškem življenju je ogromna, tega ni mogoče zanikati.

• In naša naloga se zmanjša na uporabljajte silo trenja čim bolj učinkovito v vsakdanjem življenju in v tehnologiji, da olajšate življenje.

Vloga trenja v vsakdanjem življenju

Vloga trenja v vsakdanjem življenju se spušča v to, da lahko hodimo in vozimo, da nam predmeti ne polzijo iz rok, da police in slike visijo na stenah in ne padajo, zaradi trenja celo nosimo oblačila, ki drži vlakna v nitih in niti v strukturi tkanin.

Toda trenje ima lahko tudi negativno vlogo. Zaradi tega se gibljivi deli različnih mehanizmov segrejejo in obrabijo. V takih primerih ga poskušajo zmanjšati. Obstaja več načinov za zmanjšanje trenja.

Eden od njih je vnos maziva med drgne površine. Mazanje zmanjša stik teles in ne drgnejo se telesa, temveč plasti tekočine. In trenje v tekočini je veliko manjše od suhega trenja.

Več primerov sile trenja v vsakdanjem življenju:

• lahko pišemo na papir
• stvari, ki stojijo na vaši mizi, ne odletijo od najmanjšega prepiha
• oblačila, ki visijo na stolu ali obešalniki v omari
• računalniško miško lahko premikate po podlogi za miško
• imate težave pri premikanju omare, ker... obstaja sila trenja
• če pa po kuhinji pomotoma razlijete sončnično olje, bo vsak, ki vstopi, zdrsnil, ker... Sila trenja na tleh se bo zmanjšala, vendar bodite previdni, ne padite sami :)
• preproga močno zmanjša trenje
• mazanje vratnih tečajev
• glasbila

Sila trenja v tehniki

Drug način za zmanjšanje trenja je uporaba krogličnih in valjčnih ležajev. Notranji obroč ležaja je nameščen na gredi mehanizma, zunanji obroč pa je pritrjen na telo stroja ali strojnega orodja. In ko se gred začne vrteti, ne drsi, ampak se kotali na kroglah ali valjih med ležajnimi obroči.

In vemo, da je sila kotalnega trenja veliko manjša od drsnega trenja. Zato se vrtljivi deli obrabljajo veliko počasneje. Uporabljajo se tudi zračna blazina, zmanjšanje površine kontaktnih teles in brušenje.

Na primer, da bi zmanjšali trenje med ledom in drsalkami, so drsalke nabrušene, zaradi česar je kontaktna površina manjša, led pa je brušen, da je čim bolj gladek. Prav tako zmanjšajo trenje pri rezanju česar koli doma in v službi, saj so noži čim bolj ostri.

Vloga trenja v tehnologiji ni vedno negativna, kot se morda zdi. Navsezadnje, ko na primer zamenjamo silo drsnega trenja s kotalnim trenjem, da zmanjšamo interakcijo drgnih površin, se moramo spomniti, da če trenja sploh ne bi bilo, bi se kolesa ali kroglice v ležajih preprosto vrtele. ne da bi spravili telo v gibanje.

Več primerov sile trenja v tehnologiji:

• avto se lahko upočasni
• na severu se ljudje premikajo na saneh in smučeh - hitreje je, ker ... manjša sila trenja
• vožnja s kolesom
• vsi namazani deli delujejo bolje
• V krogličnih ležajih se pojavi kotalno trenje
• kolesa s konicami ali celo verigami
• mehanizmi za prenos ali pretvarjanje gibanja s pomočjo trenja, ti. torni mehanizmi

Vloga trenja v naravi

Omeniti velja vlogo trenja v naravi. Primer so hrapave noge žuželk za izboljšanje oprijema s površino ali, nasprotno, gladka telesa rib, prekrita s sluzjo za zmanjšanje trenja z vodo.

V naravi so se živali in rastline že dolgo naučile prilagajati in uporabljati silo trenja sebi v prid. Oseba mora storiti enako, da bi zagotovila udoben obstoj na planetu Zemlja.

Master Grip je zasnovan za uporabo na predmetih, kjer je potrebno povečati koeficient trenja. Uporaba izdelka daje optimalne rezultate, še posebej pri prenosu moči s klinastimi jermeni. Takšne aplikacije vključujejo zračne kompresorje, jermene ventilatorjev itd. Izdelek lahko nanesete tudi na spodnjo stran preprog, kjer obstaja nevarnost, da zdrsnejo po tleh.

LASTNOSTI:

• Ima vodoodbojne lastnosti za ohranjanje oprijema v mokrih razmerah
• podaljša življenjsko dobo klinastih jermenov in ležajev

NAČIN UPORABE:

1. Pretresite pločevinko.
2. Nanesite vzdolžno na pas ali drugo površino z razdalje približno 30 cm. Nanesite zmerno in se izogibajte nanosu prevelikih količin izdelka.
3. Pustite, da se posuši 30-60 sekund. Po sušenju je predmet pripravljen za uporabo.
4. Klinaste jermene obdelajte v dveh korakih: po prvem nanosu sredstva zaženite stroj, pustite delovati nekaj minut, ustavite in ponovite obdelavo.