Vsak stik med dvema telesoma povzroči silo trenja. V tem primeru ni pomembno, v kakšnem agregatnem stanju so telesa, ali se gibljejo med seboj ali mirujejo. V tem članku bomo na kratko razmislili, kakšne vrste trenja obstajajo v naravi in tehnologiji.
Trenje počitka
Za mnoge je morda nenavadna ideja, da trenje teles obstaja tudi takrat, ko so v mirovanju drug glede drugega. Poleg tega je ta sila trenja največja sila med drugimi vrstami. Pojavlja se, ko poskušamo premakniti kateri koli predmet. Lahko je leseni blok, kamen ali celo kolo.
Razlog za obstoj statične torne sile je prisotnost nepravilnosti na kontaktnih površinah, ki mehansko medsebojno delujejo po principu vrh-korak.
Sila statičnega trenja se izračuna po naslednji formuli:
Ft1=µtN
Tukaj je N reakcija podpore, s katero površina deluje na telo vzdolž normale. Parameter µt je koeficient trenja. Odvisno je odmaterial kontaktnih površin, kakovost obdelave teh površin, njihova temperatura in nekateri drugi dejavniki.
Napisana formula kaže, da sila statičnega trenja ni odvisna od kontaktne površine. Izraz za Ft1 vam omogoča izračun tako imenovane največje sile. V številnih praktičnih primerih Ft1 ni maksimum. Po velikosti je vedno enaka zunanji sili, ki želi telo spraviti iz mirovanja.
Trenje počitka igra pomembno vlogo v življenju. Zahvaljujoč temu se lahko premikamo po tleh, odrivamo se s podplatov, ne da bi zdrsnili. Tela, ki so na ravninah, nagnjenih k obzorju, ne zdrsnejo z njih zaradi sile Ft1.
Trenje med drsenjem
Druga pomembna vrsta trenja za osebo se pokaže, ko eno telo drsi po površini drugega. To trenje nastane iz istega fizičnega razloga kot statično trenje. Še več, njegova moč se izračuna po podobni formuli.
Ft2=µkN
Edina razlika s prejšnjo formulo je uporaba različnih koeficientov za drsno trenje µk. Koeficienti µk so vedno manjši od podobnih parametrov za statično trenje za isti par drgnih površin. V praksi se to dejstvo kaže takole: postopno povečanje zunanje sile vodi do povečanja vrednosti Ft1, dokler ne doseže svoje največje vrednosti. Po tem onastrmo pade za nekaj deset odstotkov na vrednost Ft2 in se med gibanjem telesa ohranja konstantno.
Koeficient µk je odvisen od istih dejavnikov kot parameter µt za statično trenje. Sila drsnega trenja Ft2 praktično ni odvisna od hitrosti gibanja teles. Samo pri visokih hitrostih postane opazno zmanjšanje.
Pomen drsnega trenja za človeško življenje lahko vidimo na primerih, kot sta smučanje ali drsanje. V teh primerih se koeficient µk zmanjša s spreminjanjem drgnih površin. Nasprotno, posipanje cest s soljo in peskom želi povečati vrednosti koeficientov µk in µt.
Trenje kotaljenja
To je ena izmed pomembnih vrst trenja za delovanje sodobne tehnologije. Prisoten je med vrtenjem ležajev in premikanjem koles vozil. Za razliko od trenja drsenja in mirovanja je trenje kotaljenja posledica deformacije kolesa med gibanjem. Ta deformacija, ki se pojavi v elastičnem območju, razprši energijo kot rezultat histereze, ki se kaže kot sila trenja med gibanjem.
Izračun največje sile kotalnega trenja se izvede po formuli:
Ft3=d/RN
To pomeni, da je sila Ft3, saj sta sili Ft1 in Ft2 neposredno sorazmerna z reakcijo podpore. Je pa odvisno tudi od trdote materialov v stiku in polmera kolesa R. Vrednostd se imenuje koeficient kotalnega upora. Za razliko od koeficientov µk in µt ima d dimenzijo dolžine.
Praviloma se izkaže, da je brezdimenzijsko razmerje d/R 1-2 reda velikosti manjše od vrednosti µk. To pomeni, da je gibanje teles s pomočjo kotaljenja energijsko veliko bolj ugodno kot s pomočjo drsenja. Zato se kotalno trenje uporablja na vseh drgnih površinah mehanizmov in strojev.
Kot trenja
Za vse tri zgoraj opisane vrste trenja je značilna določena sila trenja Ft, ki je neposredno sorazmerna z N. Obe sili sta usmerjeni pravokotno druga na drugo. Kot, ki ga tvori njihova vektorska vsota z normalo na površino, se imenuje kot trenja. Da bi razumeli njegov pomen, uporabimo to definicijo in jo zapišemo v matematični obliki, dobimo:
Ft=kN;
tg(θ)=Ft/N=k
Tagen je tangent kota trenja θ enak koeficientu trenja k za dano vrsto sile. To pomeni, da večji kot je kot θ, večja je sama sila trenja.
Trenje v tekočinah in plinih
Ko se trdno telo premika v plinastem ali tekočem mediju, nenehno trči z delci tega medija. Ti trki, ki jih spremlja izguba hitrosti togega telesa, so vzrok za trenje v tekočih snoveh.
Ta vrsta trenja je zelo odvisna od hitrosti. Torej, pri relativno nizkih hitrostih, sila trenjaizkaže, da je neposredno sorazmeren s hitrostjo gibanja v, medtem ko pri visokih hitrostih govorimo o sorazmernosti v2.
Obstaja veliko primerov tega trenja, od premikanja čolnov in ladij do letenja letal.
