Jak zvýšit tření

Přemýšleli jste někdy nad tím, proč se vám ruce zahřejí, když si je rychle třete o sebe, nebo proč si třením dvou klacků nakonec můžete rozdělat oheň? Odpověď je tření! Když se dva povrchy o sebe otírají, přirozeně odolávají vzájemnému pohybu na mikroskopické úrovni. Tento odpor může způsobit uvolnění energie ve formě tepla, zahřátí rukou, zapálení ohně atd. Čím větší je tření, tím více energie se uvolní, takže vědět, jak zvýšit tření mezi pohyblivými částmi v mechanickém systému, vám potenciálně umožní generovat spoustu tepla!

Metoda 1 ze 2: Vytvoření více třecího povrchu

1 Vytvořte „drsnější“ nebo lepivější kontaktní bod. Když se dva materiály sklouznou nebo o sebe otřou, mohou se stát tři věci: malá zákoutí, zákoutí a nerovnosti na površích se mohou navzájem zachytit; jeden nebo oba povrchy se mohou deformovat v reakci na pohyb; a konečně atomy na každém povrchu mohou vzájemně interagovat. Pro praktické účely všechny tři tyto efekty dělají totéž: generují tření. Vybírání povrchů, které jsou abrazivní (jako brusný papír), deformují se při lisování (jako guma) nebo mají adhezivní interakce s jinými povrchy (jako lepkavé lepidlo atd.), Je přímý způsob, jak zvýšit tření.
- Inženýrské učebnice a podobné zdroje mohou být skvělými nástroji při výběru materiálů, které se použijí ke generování vysokého tření. Většina standardních stavebních materiálů má známé „koeficienty tření“ - tj. Míry toho, kolik tření generují s jinými povrchy. Součinitele kluzného tření pro několik běžných materiálů jsou uvedeny níže (vyšší koeficienty označují větší tření):
- Hliník na hliníku: 0,34
- Dřevo na dřevo: 0,129
- Suchý beton na kaučuk: 0,6-0,85
- Mokrý beton na kaučuk: 0,45-0,75
- Led na ledu: 0,01
2 Oba povrchy přitlačte k sobě silněji. Jedním ze základních principů základní fyziky je, že tření, které objekt zažívá, je úměrné jeho normální síle (pro naše účely je to v podstatě síla, kterou tlačí do objektu, proti kterému klouže). To znamená, že tření mezi dvěma povrchy lze zvýšit, pokud jsou povrchy do sebe přitlačeny větší silou.
- Pokud jste někdy použili sadu kotoučových brzd (například na autě nebo na kole), tento princip jste v praxi pozorovali. V tomto případě tlačí brzdy na auto a tlačí sadu destiček vytvářejících tření do kovových disků připevněných ke kolům. Čím silněji jsou brzdy tlačeny, tím silněji jsou destičky tlačeny do kotoučů a tím více tření vzniká. To může vozidlo rychle zastavit, ale také uvolnit spoustu tepla, a proto je sada brzd po prudkém brzdění obvykle velmi horká. Na kole brzdové destičky tlačí na kovový rám pneumatiky, aby se nezastavily v otáčení.
3 Zastavte jakýkoli relativní pohyb. To znamená, že pokud je jeden povrch v pohybu vzhledem k jinému, zastavte jej. Až dosud jsme se soustředili na kinetický (nebo „klouzavé“) tření - tření, ke kterému dochází mezi dvěma objekty nebo povrchy při jejich tření o sebe. Ve skutečnosti se toto tření liší od statický tření - tření, ke kterému dochází, když se jeden objekt začne pohybovat proti druhému. V podstatě je tření mezi dvěma objekty největší právě tehdy, když se začnou pohybovat proti sobě. Jakmile jsou již v pohybu, tření klesá. To je jeden z důvodů, proč je těžší začít tlačit těžký předmět, než pokračovat v pohybu.
- Zkuste tento jednoduchý experiment a sledujte rozdíl mezi statickým a kinetickým třením: položte židli nebo jiný kus nábytku na hladkou podlahu ve svém domě (nikoli na koberec nebo koberec). Ujistěte se, že nábytek nemá ve spodní části ochranné „podložky pod nohy“ nebo jiný druh materiálu, který by mohl usnadňovat sklouznutí po podlaze. Zkuste tlačit nábytek prostě dostatečně tvrdý, aby se dal do pohybu. Měli byste si všimnout, že jakmile se nábytek začne pohybovat, okamžitě se začne lehce tlačit. Důvodem je, že kinetické tření mezi nábytkem a podlahou je menší než statické tření.
4 Odstraňte mazivo mezi oběma povrchy. Maziva, jako je olej, tuk, vazelína atd., Mohou výrazně snížit tření mezi dvěma předměty nebo povrchy. Důvodem je, že tření mezi dvěma pevnými látkami je obecně mnohem vyšší než tření mezi těmito pevnými látkami a kapalinou mezi nimi. Chcete-li zvýšit tření, zkuste z rovnice odstranit veškerá maziva a ke generování tření používejte pouze „suché“ nemazané části.
- Chcete-li vidět potenciál maziv snižujících tření, vyzkoušejte tento jednoduchý experiment: Třete si ruce, jako by byly studené, a chcete je zahřát. Měli byste si okamžitě všimnout, jak se zahřívají třením. Dále si do dlaní dejte pořádné množství pleťové vody a zkuste to samé. Mělo by být nejen snazší rychle si o sebe otřít ruce, ale také byste si měli všimnout mnohem menšího tepla.
5 Demontujte kola nebo ložiska, abyste vytvořili kluzné tření. Kola, ložiska a další „valivé“ předměty zažívají zvláštní druh tření zvaný valivé tření. Toto tření je téměř vždy mnohem menší než tření generované jednoduchým klouzáním ekvivalentního předmětu po zemi. - To je důvod, proč tyto předměty mají tendenci se kutálet, než klouzat po zemi. Chcete -li zvýšit tření v mechanickém systému, zkuste vyjmout kola, ložiska atd., Aby se části navzájem třely, než aby se o sebe válely.
- Zvažte například rozdíl mezi taháním těžké váhy po voze ve srovnání s tažením podobné hmotnosti v saních. Vůz má kola, takže je snazší ho táhnout než sáně, které se táhnou proti zemi a za jízdy vytvářejí spoustu kluzného tření.
6 Zvyšte viskozitu kapaliny. Pevné objekty nejsou jediné věci, které mohou vytvářet tření. Tekutiny mohou také vytvářet kapaliny (kapaliny a plyny jako voda a vzduch). Množství tření, které tekutina vytváří při průchodu proti pevné látce, závisí na několika faktorech. Jednou z nejjednodušších z nich je viskozita kapaliny - tedy to, čemu se běžně říká její „tloušťka“. Obecně platí, že vysoce viskózní kapaliny (ty, které jsou „husté“, „mazlavé“ atd.) Vytvářejí větší tření než kapaliny méně viskózní (kapaliny, které jsou „hladké“ a „tekuté“).
- Zvažte například rozdíl v úsilí, které byste mohli zažít při foukání vody slámou, oproti foukání medu slámou. Vodu, která není příliš viskózní, lze velmi snadno nasávat a vyfukovat ze slámy. Zlato, na druhou stranu, je trochu obtížnější se pohybovat brčkem. Důvodem je, že vysoká viskozita medu vytváří spoustu odporového tření, protože je protlačována úzkou trubicí jako sláma.
reklama

Metoda 2 ze 2: Zvýšení tahu kapaliny

1 Zvyšte viskozitu kapaliny. Médium, kterým se předmět pohybuje, působí na povrchy předmětu silou, která v souhrnu tvoří třecí sílu působící na předmět. Čím je tekutina hustší (viskóznější), tím pomaleji se předmět pod vlivem dané síly bude tekutinou pohybovat. Například mramor padá rychleji vzduchem než voda a vodou rychleji než melasa.
- Viskozitu většiny tekutin lze zvýšit snížením teploty tekutiny. Mramor například padá pomaleji studenou melasou než melasa při pokojové teplotě.
2 Zvětšete oblast vystavenou vzduchu. Jak bylo uvedeno výše, tekutiny jako voda a vzduch mohou při pohybu proti pevným předmětům vytvářet tření. Třecí síla, kterou předmět zažívá při pohybu tekutinou, se nazývá odpor (někdy se tomu říká „odpor vzduchu“, „odolnost proti vodě“ atd.) Jednou z vlastností odporu je, že objekty s většími profily nebo povrchovou plochu, do tekutiny, když se přes ni pohybují - mají větší odpor. Tekutina má větší celkový prostor, proti kterému se může tlačit, což zvyšuje tření o předmět, jak se jím pohybuje.
- Řekněme například, že oblázek a list papíru váží jeden gram. Pokud shodíme oba současně, oblázek spadne rovnou na podlahu, zatímco papír se pomalu unáší k zemi. Toto je princip tažení v akci-vzduch tlačí na velký, široký povrch papíru, vytváří odpor a způsobuje, že prochází vzduchem mnohem pomaleji než oblázek, který má relativně malou plochu průřezu.
3 Použijte tvar s vyšším součinitelem odporu. Zatímco plocha průřezu objektu je dobrá Všeobecné údaj o tom, jak velký bude jeho odpor, ve skutečnosti jsou výpočty přetažení o něco složitější. Různé tvary interagují s tekutinami různými způsoby, jak jimi procházejí - to znamená, že některé tvary (například ploché desky) mohou mít větší odpor než různé tvary (například koule) vyrobené ze stejného množství materiálu. Protože množství, které měří relativní množství tažení, které tvar vytváří, se nazývá 'koeficient odporu', říká se, že tvary s vysokými tahy mají velké koeficienty odporu.
- Zvažte například křídlo letadla. Tvar typického křídla letadla se nazývá profil křídla . Tento tvar, který je hladký, úzký, zaoblený a elegantní, snadno prochází vzduchem. Má velmi nízký koeficient odporu - 0,45. Na druhou stranu si představte, že by letadlo mělo ostrá, hranatá, hranolovitá křídla. Tato křídla by vytvářela mnohem větší tření, protože by neprošla bez velkého odporu. Hranoly mají ve skutečnosti vyšší součinitel odporu než křídlové profily - asi 1,14.
- Objekty s většími, boxerskými „tělními toky“ obecně generují větší odpor než jiné objekty. Na druhé straně jsou předměty se zjednodušenými tělními toky úzké, mají zaoblené hrany a obvykle se zužují směrem k zadní části objektu - jako tělo ryby.
4 Použijte méně propustný materiál. Některé druhy materiálů jsou propustné pro tekutiny. Jinými slovy, mají v sobě otvory, kterými může tekutina procházet. Tím se účinně zmenší plocha předmětu, na který je tekutina schopná tlačit, a sníží se tak síla odporu. Tato vlastnost platí i v případě, že jsou otvory mikroskopické - pokud jsou otvory dostatečně velké, aby mohla část tekutiny projít objektem, odpor se sníží. To je důvod, proč padáky, které jsou navrženy tak, aby vytvářely spoustu odporu ke zpomalení rychlosti pádu uživatele, jsou vyrobeny ze silného, lehkého hedvábí nebo nylonu, a nikoli z tenkých nebo kávových filtrů.
- Pro příklad této vlastnosti v akci vezměte v úvahu skutečnost, že pádlo na ping pong lze houpat rychleji, pokud je do něj vyvrtáno několik otvorů. Otvory umožňují průchod vzduchu při otáčení pádla, což výrazně snižuje odpor a umožňuje rychlejší pohyb pádla.
5 Zvyšte rychlost objektu. Nakonec, bez ohledu na to, jaký má předmět tvar nebo jak propustný je materiál, ze kterého je vyroben, přetah, který vytvoří, se vždy zvýší, jak to půjde rychleji. Čím rychleji předmět jede, tím více tekutiny musí projít, a tím větší odpor zažívá. Objekty pohybující se velmi vysokými rychlostmi mohou díky tažení zažívat velmi vysoké tření, takže tyto objekty musí být obvykle velmi efektivní, jinak se silou tažení rozpadnou.
- Zvažte například Lockheed SR-71 'Blackbird', experimentální špionážní letadlo postavené během studené války. Blackbird, který mohl létat rychlostí vyšší než mach 3,2, zažíval při těchto vysokých rychlostech extrémní odporové síly, a to navzdory své efektivní konstrukci - ve skutečnosti natolik extrémní, že kovový trup letadla by se ve skutečnosti rozpínal z tepla generovaného tření vzduchu v polovině letu.
reklama

Komunitní otázky a odpovědi

Vyhledávání Přidat novou otázku

Otázka Existuje nějaký materiál, který má větší tření než ostatní? Bess Ruff, MA
Environmental Scientist Bess Ruff je doktorandkou geografie na Floridské státní univerzitě. V roce 2016 získala magisterský titul v oboru environmentální vědy a managementu na Kalifornské univerzitě v Santa Barbaře. Prováděla průzkumné práce pro projekty územního plánování moří v Karibiku a poskytovala podporu výzkumu jako absolventka skupiny pro udržitelný rybolov. Bess Ruff, MA Odpověď odborníka na životní prostředí Dobrým způsobem, jak lépe porozumět tomu, jaké materiály mají větší tření než ostatní, je nahlédnout do tabulky obsahující koeficienty tření pro běžné materiály. Alternativně můžete přemýšlet o dvou materiálech a hledat na internetu jejich koeficienty tření, abyste zjistili, který z nich má větší potenciál tření.
Otázka Jak rychlost zvyšuje tření? Čím rychleji předmět jede, tím více hmoty (plynu nebo kapaliny) musí projít, a tím větší odpor zažije.
Otázka Jaké jsou tři způsoby zvýšení tření? Tyto tři metody zvyšování tření jsou: 1.) Použitím větší síly na předmět, 2.) Zvýšením hmotnosti předmětu, který způsobuje tření, a 3.) Vytvořením hrubšího bodu kontaktu.
Otázka Co zvyšuje tření? Více zrna na povrch obvykle zvyšuje tření. Proto lidé dbají na to, aby lodě a letadla byly co nejhladší.
Otázka Jak mohu snížit třecí síly? Leštěním a/nebo použitím maziv/
Otázka Jaké jsou dva povrchy, které by zvýšily tření? Brusný papír a hrubý kámen by zvýšily tření. Obecně existuje větší tření, když je povrch drsný než hladký.
Otázka Jak mohu zvýšit množství síly, která se používá? Jonathan Ogutu Chcete -li zvýšit množství síly, které se používá, jednoduše zvyšte množství tlaku, který vyvíjíte při interakci s tělem.
Otázka Co je to 'třecí'? Ve slovníku to není. Michael Wang Frictive, podle Wikislovníku, znamená 'Of, vztahující se k, nebo způsobené třením.'
Otázka Zvyšuje hladká, leštěná podlaha tření? Ne, to ne, ale pomůže to snížit tření, takže váš drsný povrch bude hladký. Hrubé povrchy zvyšují tření, zatímco hladké povrchy jej snižují.
Otázka Jaké jsou metody ke snížení tření? Chcete -li snížit tření, můžete povrch vyhladit, objekty zefektivnit nebo omezit síly působící na povrchy.