Vsako gibanje v naravi in tehnologiji, ki vključuje prisotnost fizičnega stika med trdnimi telesi, spremlja trenje. V tem članku bomo podali primere sile trenja in pokazali, v katerih primerih ima uporabno vlogo in v katerih je nezaželena.
Kakšne vrste trenja med trdnimi snovmi so
V tem članku bomo obravnavali le primere tornih sil, ki delujejo med trdnimi predmeti, ki imajo fizični stik drug z drugim.
Ena izmed pomembnih vrst trenja je statično trenje. Na podlagi samega imena je mogoče domnevati, da se kaže, ko eno telo počiva na površini drugega. Vsakdo ve, da je za premikanje težkega predmeta z njegovega mesta potrebno uporabiti neko zunanjo silo, usmerjeno vzdolž kontaktne površine tega predmeta in površine, na kateri stoji. Tej sili nasprotuje sila statičnega trenja. Deluje med kontaktnimi površinami teles. Trenje mirovanja nastane zaradi prisotnosti hrapavosti na dotikajočih se površinah, ne glede na to, kakoniso bile gladke.
Druga vrsta trenja, ki si jo bomo ogledali, je drsno trenje. Nastane tudi zaradi omenjene hrapavosti, ko se telesa z drsenjem pričnejo premikati med seboj. Smer in točka delovanja sile drsnega trenja sta popolnoma enaki kot pri statičnem trenju. Edina razlika med tema silama je, da je drsna sila vedno manjša od sile mirovanja.
Tretja vrsta trenja, ki v tehnologiji nima nič manjše vloge kot prva dva, je trenje kotaljenja. Kot že ime pove, se pojavi, ko se eno telo kotali po površini drugega. Razlog za kotalno trenje je v histerezi deformacije, ki vodi v "razpršitev" kinetične energije kotalnega telesa. V številnih praktičnih primerih je ta sila trenja 10-100 ali večkrat manjša od prejšnjih obravnavanih vrst trenja.
Vse vrste sil trenja so neposredno sorazmerne s silo podporne reakcije, s katero slednja deluje na zadevno telo.
Škoda in korist statične sile trenja: primeri
Od vseh imenovanih vrst trenja je morda statično trenje najbolj »neškodljivo«. Dejstvo je, da v praksi skoraj vedno igra koristno vlogo. Njegova edina negativna točka je, da je večje od trenja drsenja. Zadnje dejstvo pomeni, da je za vsak začetek gibanja potrebno vložiti velik napor. Na primer, če želite začeti smučati na snegu, jih morate najprej dobesedno "strgati" s snežne površine.
Primerov je velikouporaba sile statičnega trenja. Naštejmo jih:
- Žblji in vijaki, ki trdno držita dve masivni telesi iz lesa, plastike in kovine skupaj, opravljajo svojo funkcijo z delovanjem zadevne sile.
- Sprehajanje osebe, vožnja avtomobilov po cestah je posledica dejstva, da je statično trenje večje od trenja drsenja. V nasprotnem primeru bi se težko premikali, ljudje in vozila bi drseli na enem mestu.
- Vsa telesa, ki počivajo na nagnjenih površinah, so posledica delovanja statičnega trenja. Če slednjega ne bi bilo, potem bi bilo nemogoče namestiti ročno zavoro na avto na pobočju ali kateri koli gospodinjski predmet na mizo, ki ima rahel naklon proti obzorju.
Drsno trenje in njegove prednosti
Za razliko od statičnega trenja, ki igra predvsem pozitivno vlogo v človeškem življenju, je drsno trenje običajno škodljiva sila. Vendar pa lahko navedemo dva primera uporabne sile drsnega trenja:
- Ker drsno trenje vodi do segrevanja površine predmetov (naravni in najlažji način za pretvorbo mehanske energije v toploto), lahko ta učinek uporabimo za zvišanje temperature teles. Torej, v starih časih so naši predniki kurili ogenj z drsnim trenjem.
- Ko želi voznik ustaviti vozilo, pritisne na zavorni pedal. V tem primeru zavorni koluti zdrsnejo znotraj platišča kolesa in upočasnijo njegovo vrtenje.
Poškodba drsnega trenja
Primeri delovanja drsnega trenja so premikanje omarice po tleh, ko jo želimo preurediti v prostoru, drsenje smučarja in drsalca, zdrs koles avtomobila, ko sta blokirana ali pri vožnji po spolzki cesti zdrs med drgnječimi deli mehanizmov različnih strojev.
V vseh teh primerih ima drsno trenje škodljivo vlogo. Ti primeri škode drsnega trenja so posledica dejstva, da preprečuje mehansko gibanje in "poje" določeno količino kinetične energije (smuči, drsalke, gibljivi deli strojev). Poleg tega pretvorba mehanske energije v toplotno povzroči segrevanje delov, ki se drgnejo. Povečanje njihove temperature vodi do spremembe mikroskopske strukture, kar krši lastnosti materialov. Končno, našteti primeri sile drsnega trenja vodijo do obrabe drgnih površin, pojava neželenih utorov na njih in stanjšanja.
Trenje kotaljenja ter njegova škoda in koristi
Če v osnovi razmislimo o uporabnosti sile kotalnega trenja, se izkaže, da ta sploh ne obstaja. Kotalno trenje namreč vedno preprečuje mehansko vrtenje, vodi do obrabe delovnih delov in do njihovega neželenega segrevanja. Kljub temu se kotalni pojav pogosto uporablja v inženirstvu (ležaji, kolesa vozil). To je razloženo z dejstvom, da je sila kotalnega trenja veliko manjša od podobne drsne sile, kar zmanjša njen obseg za rede velikosti.škodljiv vpliv.
Povečanje in zmanjšanje sil trenja
Kot smo videli zgoraj v primerih, so statične in drsne sile trenja včasih koristne in včasih škodljive. V zvezi s tem človeštvo že dolgo uporablja metode za spreminjanje lestvice trenja, tako v smeri povečanja ustrezne sile kot v smeri njenega zmanjšanja.
Odličen primer, kako povečati silo trenja, je posipanje peska in soli po ledu na cestah. Zaradi teh dejanj se poveča hrapavost ledene površine in posledično povečajo sile statičnega in drsnega trenja.
Drug način za povečanje zadevnih sil je uporaba posebnih površin. Osupljiv primer je površina zimske pnevmatike avtomobila, za katero je značilna globoka tekalna plast in prisotnost kovinskih konic.
Med smučanjem, pa tudi med vrtenjem ležajev različnih mehanizmov, ima trenje negativno vlogo. Za zmanjšanje se uporabljajo posebna maziva, običajno na osnovi maščob (vosek, litol).
