Conţinut

• Pași
• Metoda 1 din 2: Frecare suprafețelor corpurilor
• Metoda 2 din 2: Rezistența frontală
• sfaturi

Te-ai întrebat vreodată de ce mâinile tale se încălzesc când le freci unul de celălalt sau de ce poți face foc frecând două bucăți de lemn? Răspunsul este fricțiune! Când două corpuri se mișcă unul față de celălalt, apare o forță de frecare care împiedică o astfel de mișcare.Fricțiunea poate provoca eliberarea energiei sub formă de căldură, încălzirea mâinilor, lovirea focului și așa mai departe. Cu cât este mai multă frecare, cu atât mai multă energie este eliberată, astfel încât prin creșterea frecării dintre părțile în mișcare dintr-un sistem mecanic, veți obține o mulțime de căldură!

Pași

Metoda 1 din 2: Frecare suprafețelor corpurilor

1. 1 Când două corpuri se mișcă unul față de celălalt, pot apărea următoarele trei procese: neregulile de pe suprafața corpurilor interferează cu mișcarea corpurilor una față de cealaltă; una sau ambele suprafețe ale corpurilor se pot deforma ca urmare a unei astfel de mișcări; atomii fiecărei suprafețe pot interacționa între ei. Toate aceste procese sunt implicate în apariția fricțiunii. Prin urmare, pentru a crește frecarea, selectați corpuri cu o suprafață abrazivă (cum ar fi șmirghel), o suprafață deformabilă (cum ar fi cauciucul) sau o suprafață care are proprietăți adezive (cum ar fi lipicioase).
   • Pentru mai multe informații despre alegerea materialelor pentru a crește frecarea, consultați tutoriale sau resurse online. Pentru materialele obișnuite, puteți găsi coeficienții lor de frecare (o caracteristică cantitativă a forței necesare pentru a aluneca sau a muta un material peste suprafața altuia). Coeficienții de frecare ai unor materiale sunt enumerați mai jos (cu cât este mai mare coeficientul, cu atât este mai mare fricțiunea):
   • Aluminiu-aluminiu: 0,34
   • Lemn pe lemn: 0,129
   • Beton uscat peste cauciuc: 0,6-0,85
   • Beton umed pe cauciuc: 0,45-0,75
   • Gheață pe gheață: 0,01
2. 2 Apăsați corpurile mai aproape unul de celălalt pentru a crește frecarea, deoarece forța de frecare este proporțională cu forța care acționează asupra corpului de frecare (forța direcționată perpendicular pe direcția de mișcare a corpurilor față de cealaltă).
   • Gândiți-vă la frânele cu disc dintr-o mașină. Cu cât apăsați mai mult pe pedala de frână, cu atât plăcuțele de frână sunt mai presate pe janta roții, cu atât devine mai frecată și cu cât mașina se oprește mai repede. Dar cu cât fricțiunea este mai puternică, cu atât se eliberează mai multă căldură, așa că atunci când frânăm puternic, plăcuțele de frână se încălzesc foarte tare.
3. 3 Dacă un corp este în mișcare, oprește-l. Până în prezent, am luat în considerare fricțiunea glisantă care apare atunci când corpurile se mișcă una față de alta. Fricțiunea de alunecare este mult mai mică decât frecarea statică, adică forța care trebuie depășită pentru a pune în mișcare două corpuri de contact. Prin urmare, este mai dificil să mișcați un obiect greu decât să îl controlați atunci când acesta este deja în mișcare.
   • Faceți un experiment simplu pentru a înțelege diferența dintre frecarea glisantă și fricția statică. Așezați scaunul pe o podea netedă (nu pe covor). Asigurați-vă că nu există cauciuc sau alte tampoane pe picioarele scaunului pentru a preveni alunecarea. Împingeți scaunul pentru al deplasa. Veți observa că odată ce scaunul este în mișcare, vă devine mai ușor să îl împingeți, deoarece fricțiunea glisantă dintre scaun și podea este mai mică decât fricțiunea de repaus.
4. 4 Scapă de grăsimea dintre cele două suprafețe pentru a crește frecarea. Lubrifianții (uleiuri, vaselină etc.) reduc semnificativ forța de frecare dintre corpurile de frecare, deoarece coeficientul de frecare dintre solide este mult mai mare decât coeficientul de frecare dintre un solid și un lichid.
   • Faceți un experiment simplu. Frecați mâinile uscate împreună și veți observa că temperatura lor a crescut (sunt mai calde). Acum udă-ți mâinile și freacă-le din nou. Acum nu numai că vă este mai ușor să vă frecați mâinile, dar și ele se încălzesc mai puțin (sau mai lent).
5. 5 Scăpați de rulmenți, roți și alte corpuri de rulare pentru a scăpa de fricțiunea de rulare și pentru a obține fricțiunea de alunecare care este mult mai mare decât prima (prin urmare, rotirea unui corp în raport cu altul este mai ușoară decât împingerea / tragerea acestuia).
   • De exemplu, imaginați-vă că ați pus corpuri de aceeași masă într-o sanie și pe o căruță cu roți. Un cărucior cu roți este mult mai ușor de mișcat (frecare de rulare) decât o sanie (frecare de alunecare).
6. 6 Măriți vâscozitatea fluidului pentru a crește forța de frecare. Fricțiunea apare nu numai atunci când se deplasează solide, ci și în lichide și gaze (respectiv apă și aer). Fricțiunea dintre un lichid și un solid depinde de mai mulți factori, de exemplu, vâscozitatea lichidului - cu cât vâscozitatea lichidului este mai mare, cu atât este mai mare forța de frecare.
   • De exemplu, imaginați-vă că beți apă și miere printr-un paie. Apa cu vâscozitate scăzută va trece cu ușurință printr-o paie, dar mierea, care are o vâscozitate ridicată, cu greu va trece printr-o paie (deoarece mierea se freacă mai mult de pereții paiului).

Metoda 2 din 2: Rezistența frontală

1. 1 Măriți suprafața corpului. După cum sa menționat mai sus, atunci când solidele se mișcă în lichide și gaze, apare și o forță de frecare. Forța care împiedică mișcarea corpurilor în lichide și gaze se numește rezistență frontală (uneori se numește rezistență la aer sau rezistență la apă). Rezistența frontală este mai mare cu o creștere a suprafeței corpului, care este direcționată perpendicular pe direcția de mișcare a corpului printr-un lichid sau gaz.
   • De exemplu, luați o peletă cu o greutate de 1 g și o foaie de hârtie de aceeași greutate și eliberați-le în același timp. Boabele vor cădea imediat pe podea, iar foaia de hârtie se va scufunda încet. Aici principiul de rezistență este vizibil - suprafața hârtiei este mult mai mare decât cea a unei pelete, astfel încât rezistența la aer este mai mare și hârtia cade pe podea mai lent.
2. 2 Utilizați o formă a corpului cu un coeficient ridicat de rezistență. După suprafața corpului direcționată perpendicular pe mișcare, este posibil să se judece rezistența frontală numai în termeni generali. Corpurile de diferite forme interacționează cu lichide și gaze în moduri diferite (atunci când corpurile se mișcă printr-un gaz sau lichid). De exemplu, o placă rotundă plată are mai multă rezistență decât o placă rotundă în formă de bilă. Valoarea care caracterizează tragerea corpurilor de diferite forme se numește coeficient de tragere.
   • De exemplu, luați în considerare o aripă de avion. Forma unei aripi de avion se numește aripă. Este o formă elegantă, îngustă și rotunjită, cu un coeficient de rezistență scăzut (aproximativ 0,45). Pe de altă parte, imaginați-vă că o aripă de avion are forma unei prisme pătrate și dreptunghiulare. Pentru astfel de aripi, rezistența ar fi enormă (acest lucru este adevărat, deoarece coeficientul de rezistență al unei prisme dreptunghiulare pătrate este 1,14).
3. 3 Folosiți corpuri mai puțin raționalizate. De regulă, corpurile mari cubice au o rezistență ridicată. Astfel de corpuri au colțuri dreptunghiulare și nu se înclină spre capăt. Pe de altă parte, corpurile simplificate au margini rotunjite și, de obicei, se conică spre capăt.
   • De exemplu, comparați o mașină modernă și o mașină fabricată acum câteva decenii. Mașinile vechi erau pătrate, în timp ce mașinile moderne au multe curbe netede. Prin urmare, mașinile moderne au o rezistență mai redusă și necesită o putere mai mică a motorului (ceea ce duce la economie de combustibil).
4. 4 Folosiți corpuri fără găuri de trecere. Orice orificiu de trecere din corp reduce rezistența, permițând aerului sau apei să curgă prin orificiu (găurile reduc suprafața corpului perpendicular pe mișcare). Cu cât găurile de trecere sunt mai mari, cu atât este mai mică rezistența. Acesta este motivul pentru care parașutele, care sunt concepute pentru a crea multă tracțiune (pentru a încetini viteza căderii), sunt realizate din mătase durabilă, ușoară sau din nailon, nu din tifon.
   • De exemplu, puteți crește viteza paletei dvs. de ping-pong prin găurirea mai multor găuri în paletă (pentru a reduce suprafața paletei și a reduce rezistența).
5. 5 Măriți viteza corpului pentru a crește rezistența (acest lucru este valabil pentru corpurile de orice formă și material). Cu cât este mai mare viteza unui obiect, cu atât este mai mare volumul de lichid sau gaz prin care trebuie să treacă și cu atât este mai mare rezistența. Corpurile care se mișcă la viteze foarte mari experimentează o rezistență extraordinară, deci trebuie simplificate; în caz contrar, forța rezistenței îi va distruge.
   • De exemplu, luați în considerare Lockheed SR-71, un avion experimental de recunoaștere construit în timpul Războiului Rece. Această aeronavă putea zbura cu o viteză mare de M = 3,2 și, în ciuda formei sale raționale, a experimentat o rezistență enormă (atât de mare încât metalul din care a fost fabricat fuselajul aeronavei s-a extins când a fost încălzit din cauza fricțiunii).

sfaturi

• Amintiți-vă că fricțiunea eliberează multă energie sub formă de căldură. De exemplu, nu atingeți plăcuțele de frână ale mașinii imediat după frânare!
• Rețineți că forțele de rezistență ridicată pot duce la distrugerea unui corp care se mișcă într-un fluid. De exemplu, dacă în timpul unei călătorii cu barca puneți o bucată de placaj în apă (astfel încât suprafața sa să fie perpendiculară pe mișcarea bărcii), atunci cel mai probabil placajul se va sparge.