Tření je síla, která brání pohybu předmětu. K zastavení pohybujícího se předmětu musí síla působit v opačném směru, než je směr pohybu. Pokud například zatlačíte míč ležící na podlaze, pohne se. Síla tlaku jej přesune na jiné místo. Míč postupně zpomaluje a přestává se pohybovat. Síla, která brání pohybu předmětu, se nazývá tření. V přírodě a v technologii existuje obrovské množství příkladů použití této síly.
Typy tření
Existují různé typy tření:
Nůž brusle pohybující se po ledu je příkladem uklouznutí. Když se bruslař pohybuje po kluzišti, spodní část bruslí se dotýká podlahy. Zdrojem tření je kontakt mezi povrchem čepele a ledem. Určuje hmotnost předmětu a typ povrchu, po kterém se pohybujevelikost skluzu (tření) mezi dvěma předměty. Těžký předmět vyvíjí větší tlak na povrch, po kterém klouže, takže dojde k většímu kluznému tření. Protože tření je způsobeno přitažlivými silami mezi povrchy objektů, závisí velikost tření na materiálech dvou interagujících objektů. Zkuste bruslit na hladkém jezeře a zjistíte, že to bude mnohem jednodušší než bruslení na drsné štěrkové cestě
- Klidové tření (koheze) - síla, která vzniká mezi 2 tělesy v kontaktu a zabraňuje vzniku pohybu. Chcete-li například posunout skříň, zatlouct hřebík nebo zavázat tkaničky, musíte překonat sílu přilnavosti. Podobných příkladů tření v přírodě a technologii je mnoho.
- Když jezdíte na kole, kontakt mezi kolem a vozovkou je příkladem valivého tření. Když se předmět kutálí po povrchu, síla potřebná k překonání valivého tření je mnohem menší než síla potřebná k překonání klouzání.
Kinetické tření
Když jste knihu zatlačili na stůl a ona se posunula o určitou vzdálenost, došlo k tření pohybujících se předmětů. Tato síla je známá jako kinetická třecí síla. Působí na jeden povrch druhého, když se dva povrchy o sebe třou, protože se jeden nebo oba povrchy pohybují. Pokud na první knihu položíte další knihy, abyste zvýšili normálovou sílu, kinetická třecí síla budezvýšit.
Existuje následující vzorec: Ffriction=ΜFn. Síla kinetického tření je rovna součinu koeficientu kinetického tření a normálové síly. Mezi těmito dvěma silami existuje lineární vztah. Koeficient kinetického tření dává do vztahu třecí sílu k normálové síle. Protože se jedná o sílu, je jednotkou pro její měření Newton.
Statické tření
Představte si, že se snažíte přitlačit pohovku po podlaze. Stisknete ho malou silou, ale nehne se. Statická třecí síla působí jako odezva na sílu, ve snaze způsobit pohyb nehybného předmětu. Pokud na předmět taková síla nepůsobí, je statická třecí síla nulová. Pokud se nějaká síla snaží vyvolat pohyb, pak se druhá zvýší na svou maximální hodnotu, než bude překonána, a pohyb začne.
Vzorec pro tento pohled: Ffriction=ΜsFn. Statická třecí síla je menší nebo rovna součinu statického koeficientu tření Μ (s) a normálové síly F (n). V příkladu pohovky maximální statická třecí síla vyrovnává sílu osoby, která na ni tlačí, dokud se pohovka nezačne pohybovat.
Měření koeficientů tření
Co určuje sílu tření? V přírodě a technologii hrají určitou roli materiály, ze kterých jsou povrchy vyrobeny. Představte si například, že zkusíte hrát basketbal a máte na sobě ponožky místo atletických bot. Můževýrazně zhorší vaše šance na výhru. Bota pomáhá poskytovat sílu potřebnou k brzdění a rychlé změně směru při běhu po povrchu. Mezi vašimi botami a basketbalovým hřištěm je větší tření než mezi vašimi ponožkami a leštěnou dřevěnou podlahou.
Různé koeficienty ukazují, jak snadno může jeden objekt klouzat po druhém. Jejich přesná měření jsou dosti citlivá na podmínky povrchu a jsou určena experimentálně. Mokré povrchy se chovají velmi odlišně než suché povrchy.
Fyzika: síla tření v přírodě a technologii
Celou dobu zažíváte tření a měli byste být rádi, že je to možné. Právě tato síla pomáhá udržet nehybné předměty na místě a člověk při chůzi nepadá. co je tření? V přírodě a technice lze příklady nalézt na každém kroku. Možná si to neuvědomujete, ale tuto sílu už velmi dobře znáte. Vyskytuje se v opačném směru pohybu, a proto je to síla, která ovlivňuje pohyb objektů.
Když pohybujete krabicí po podlaze, tření působí proti krabici v opačném směru než krabice. Když jdete z hory, tření působí proti vašemu pohybu dolů. Když v autě zabrzdíte a chvíli se pohybujete, tření působí proti vašemu směru klouzání, což nakonec pomůže skluz úplně zastavit.
Když se dva objekty o sebe "třou", síly se nastavípřitažlivost mezi molekulami předmětů, způsobující tření. V přírodě a technice se může vyskytovat mezi téměř všemi fázemi hmoty – pevnými látkami, kapalinami a plyny. Ke tření dochází mezi dvěma předměty, jako je krabice a podlaha, ale může také nastat mezi rybami a vodou, ve které plavou, a předměty padajícími do vzduchu. Tření způsobené vzduchem má zvláštní název: odpor vzduchu.
Role tření v přírodě, technologii, životě
Tření je nedílnou součástí lidské zkušenosti. Potřebujeme trakci, abychom mohli chodit, stát, pracovat a jezdit. Zároveň potřebujeme energii k překonání odporu vůči pohybu, takže příliš velké tření vyžaduje přebytečnou energii k práci, což vede k neefektivitě. V 21. století lidstvo čelí dvojím problémům, kterými jsou nedostatek energie a globální oteplování způsobené spalováním fosilních paliv. Schopnost ovládat tření se tak v dnešním světě stala nejvyšší prioritou. Mnoho lidí však stále nerozumí základní povaze tření.
Tření v přírodě a technologii (fyzice) bylo vždy předmětem zvědavosti. Intenzivní studium původu této síly začalo v 16. století v návaznosti na průkopnické dílo Leonarda da Vinciho. Pokrok v pochopení jeho podstaty byl však pomalý, brzděný nedostatkem přístroje pro přesné měření. Důmyslné experimenty, které provedl vědec Coulomb a další, poskytly důležité informace, které položily základy porozumění. Začátek v pozdních 1800s a brzyV roce 1900 se objevily parní stroje, lokomotivy a poté letadla. Průzkum vesmíru také vyžaduje jasné pochopení tření a schopnost jej ovládat.
Významného pokroku v tom, jak aplikovat a kontrolovat tření v přírodních technologiích v každodenním životě, bylo dosaženo prostřednictvím pokusů a omylů. Na začátku 21. století se díky použití nanotechnologií objevila nová dimenze tření v nanoměřítku. Lidské chápání atomového a molekulárního tření se rychle rozšiřuje. Energetická účinnost a výroba obnovitelné energie dnes vyžadují okamžitou pozornost, protože věda usiluje o snížení emisí uhlíku. Schopnost kontrolovat tření se stává důležitým krokem při hledání udržitelných technologií. To je ukazatel energetické účinnosti. Pokud je možné snížit zbytečné energetické ztráty a zvýšit současnou energetickou účinnost, poskytne to čas na vývoj alternativních zdrojů energie.
Příklady tření v životě
Tření je síla, která je odporová. Působením určité síly brání pohybu jiného předmětu. Ale odkud tato síla pochází? Za prvé, stojí za to to začít uvažovat z molekulární úrovně. Tření, které vidíme v každodenním životě, může být způsobeno drsností povrchu. To je to, o čem vědci po dlouhou dobu věřili, že je hlavním důvodem jeho vzhledu.
Nejjednodušší příklady tření v přírodě a technologii jsou následující:
- Při chůzi působí třecí síla, kteráovlivňuje chodidlo, dává nám příležitost posunout se vpřed.
- Žebřík opřený o zeď nespadne na podlahu.
- Lidé si zavazují tkaničky.
- Bez síly tření by auta nemohla jet nejen do kopce, ale ani po rovné silnici.
- V přírodě pomáhá zvířatům lézt po stromech.
Takových bodů je mnoho, existují i případy, kdy tato síla může naopak překážet. Například pro snížení tření dostávají ryby speciální lubrikant, díky kterému se kromě aerodynamického tvaru těla mohou ve vodě hladce pohybovat.
