Jakýkoli pohyb v přírodě a technologii, který zahrnuje přítomnost fyzického kontaktu mezi pevnými těly, je doprovázen třením. V tomto článku uvedeme příklady třecí síly a ukážeme, ve kterých případech hraje užitečnou roli a ve kterých je nežádoucí.
Jaké jsou typy tření mezi pevnými tělesy
V tomto článku se budeme zabývat pouze příklady třecích sil, které působí mezi pevnými předměty, které jsou ve vzájemném fyzickém kontaktu.
Jedním z důležitých typů tření je statické tření. Na základě samotného názvu lze předpokládat, že se projevuje, když jedno těleso spočívá na povrchu druhého. Každý ví, že aby bylo možné přesunout nějaký těžký předmět z jeho místa, je nutné vyvinout nějakou vnější sílu směrovanou podél kontaktní plochy tohoto předmětu a povrchu, na kterém stojí. Proti této síle působí statická třecí síla. Působí mezi styčnými plochami těles. Klidové tření vzniká v důsledku přítomnosti drsnosti na dotykových plochách, bez ohledu na způsobnebyly hladké.
Druhým typem tření, na který se podíváme, je kluzné tření. Vzniká také díky zmíněné drsnosti, kdy se tělesa začnou vůči sobě pohybovat klouzáním. Směr a místo působení kluzné třecí síly jsou přesně stejné jako u statického tření. Jediný rozdíl mezi těmito silami je ten, že posuvná síla je vždy menší než klidová síla.
Třetím typem tření, který nehraje v technologii menší roli než první dva, je valivé tření. Jak jeho název napovídá, objeví se, když se jedno tělo kutálí po povrchu druhého. Příčina valivého tření spočívá v hysterezi deformace, která vede k „rozptýlení“kinetické energie valivého tělesa. V řadě praktických případů je tato třecí síla 10-100krát nebo vícekrát menší než u předchozích typů uvažovaného tření.
Všechny typy třecích sil jsou přímo úměrné reakční síle podpory, kterou působí na příslušné těleso.
Poškození a přínos statické třecí síly: příklady
Ze všech jmenovaných typů tření je snad nejvíce „neškodné“tření statické. Faktem je, že v praxi téměř vždy hraje užitečnou roli. Jeho jediným negativním bodem je, že je větší než kluzné tření. Poslední zmíněný fakt znamená, že pro jakýkoli začátek pohybu je nutné vynaložit velké úsilí. Chcete-li například začít lyžovat na sněhu, musíte je nejprve doslova „odtrhnout“od povrchu sněhu.
Příkladů je mnohopoužití statické třecí síly. Pojďme si je vyjmenovat:
- Hřebíky a šrouby, které pevně drží dvě pevná tělesa ze dřeva, plastu a kovu pohromadě, plní svou funkci působením příslušné síly.
- Chůze s člověkem, jízda autem po silnicích je způsobena skutečností, že statické tření je větší než tření posuvné. Jinak bychom se těžko pohybovali, lidé a vozidla by klouzali na jednom místě.
- Jakákoli tělesa, která spočívají na nakloněných površích, jsou způsobena působením statického tření. Pokud by to druhé neexistovalo, pak by nebylo možné zatáhnout ruční brzdu na autě na svahu nebo jakýkoli předmět z domácnosti na stůl, který má mírný sklon k horizontu.
Klouzavé tření a jeho výhody
Na rozdíl od statického tření, které hraje v lidském životě především pozitivní roli, je kluzné tření obvykle škodlivou silou. Lze však uvést dva příklady užitečné kluzné třecí síly:
- Vzhledem k tomu, že kluzné tření vede k zahřívání povrchu předmětů (přirozený a nejjednodušší způsob přeměny mechanické energie na teplo), lze tento efekt využít ke zvýšení teploty těles. Takže v dávných dobách naši předkové zakládali oheň pomocí posuvného tření.
- Když chce řidič zastavit vozidlo, sešlápne brzdový pedál. V tomto případě se brzdové kotouče posouvají dovnitř ráfku kola a zpomalují jeho rotaci.
Poškozuje kluzné tření
Příklady působení kluzného tření jsou pohyb skříně po podlaze, když ji chceme v místnosti přestavět, klouzání lyžaře a bruslaře, prokluzování kol auta, když jsou zablokovaná nebo při jízdě na kluzké vozovce prokluzování mezi třecími částmi mechanismů různých strojů.
Ve všech těchto případech hraje kluzné tření škodlivou roli. Tyto příklady škodlivosti kluzného tření jsou způsobeny tím, že brání mechanickému pohybu a „sežere“určité množství kinetické energie (lyže, brusle, pohyblivé části strojů). Kromě toho přeměna mechanické energie na tepelnou vede k zahřívání třecích částí. Zvýšení jejich teploty vede ke změně mikroskopické struktury, což narušuje vlastnosti materiálů. Konečně, uvedené příklady kluzné třecí síly vedou k opotřebení třecích ploch, vzniku nežádoucích drážek na nich a ztenčení.
Valivé tření a jeho poškození a přínos
Pokud u kořene uvážíme otázku užitečnosti valivé třecí síly, ukáže se, že vůbec neexistuje. Valivé tření totiž vždy brání mechanickému otáčení, vede k opotřebení pracovních částí a k jejich nežádoucímu zahřívání. Přesto je fenomén odvalování široce využíván ve strojírenství (ložiska, kola vozidel). To je vysvětleno skutečností, že valivá třecí síla je mnohem menší než podobná kluzná síla, což snižuje její rozsah o řády.škodlivý vliv.
Zvýšení a snížení třecích sil
Jak jsme viděli výše v příkladech, statické a kluzné třecí síly jsou někdy užitečné a někdy škodlivé. V tomto ohledu lidstvo již dlouho používá metody ke změně měřítka tření, a to jak ve směru zvyšování odpovídající síly, tak ve směru jejího snižování.
Skvělými příklady, jak zvýšit sílu tření, je posypání ledu na silnicích pískem a solí. V důsledku těchto akcí dochází ke zvýšení drsnosti povrchu ledu a v důsledku toho ke zvýšení sil statického a posuvného tření.
Dalším způsobem, jak zvýšit příslušné síly, je použití speciálních povrchů. Pozoruhodným příkladem je povrch zimní pneumatiky automobilu, který se vyznačuje hlubokým dezénem a přítomností kovových hrotů.
Při lyžování, stejně jako při otáčení ložisek různých mechanismů, hraje tření negativní roli. K jeho snížení se používají speciální lubrikanty, obvykle na bázi tuků (vosk, lithol).
