Kuidas suurendada hõõrdumist

Kas olete mõelnud, miks käed kiiresti kokku hõõrudes soojaks saavad või miks kahe pulga kokku hõõrumine võib lõpuks tulekahju tekitada? Vastus on hõõrdumine! Kui kaks pinda üksteise vastu hõõruvad, takistavad nad loomulikult üksteise liikumist mikroskoopilisel tasemel. See takistus võib põhjustada energia eraldumist kuumuse, käte soojendamise, tule tekitamise jne kujul. Mida suurem on hõõrdumine, seda rohkem energiat eraldub, nii et teadmine, kuidas mehaanilises süsteemis liikuvate osade vahelist hõõrdumist suurendada, võib potentsiaalselt võimaldada teil palju soojust genereerida!

Sammud

Meetod üks 2-st: Hõõrduvama pinna loomine

1. üks Looge 'karedam' või kleepuvam kokkupuutepunkt. Kui kaks materjali libisevad või hõõruvad üksteise vastu, võib juhtuda kolm asja: väikesed nurgad, klotsid ja pindade ebatasasused võivad üksteist kinni haarata; üks või mõlemad pinnad võivad vastuseks liikumisele deformeeruda; ja lõpuks saavad iga pinna aatomid üksteisega suhelda. Praktilistel eesmärkidel teevad kõik need kolm efekti sama: tekitavad hõõrdumist. Hõõrdumise suurendamiseks on sirgjooneline abrasiivsete pindade (nagu liivapaber), pressimisel deformeeruvate pindade (nagu kumm) või teiste pindadega (nagu kleepuv liim jne) liimiv toime.
   • Tehnikaõpikud ja muud sarnased ressursid võivad olla suurepärased tööriistad, kui valite materjale, mida suure hõõrdumise tekitamiseks kasutada. Enamikul standardsetest ehitusmaterjalidest on teada hõõrdetegurid - see tähendab, kui palju hõõrdumist nad teiste pindadega tekitavad. Allpool on loetletud vaid mõne levinud materjali libisevad hõõrdetegurid (suuremad koefitsiendid näitavad suuremat hõõrdumist):
   • Alumiinium alumiiniumil: 0,34
   • Puit puidul: 0,129
   • Kuiv betoon kummil: 0,6-0,85
   • Märg betoon kummil: 0,45-0,75
   • Jää jääl: 0,01
2. 2 Suruge kaks pinda tugevamalt kokku. Üks põhifüüsika aluspõhimõtteid on see, et objekti kogetud hõõrdumine on proportsionaalne selle normaaljõuga (meie eesmärkidel on see põhimõtteliselt jõud, millega ta surub objekti, mille vastu ta libiseb). See tähendab, et kahe pinna hõõrdumist saab suurendada, kui pinnad surutakse üksteisega suurema jõuga.
   • Kui olete kunagi kasutanud ketaspidurite komplekti (näiteks autol või rattal), olete seda põhimõtet toiminud. Sellisel juhul surub auto pidurite vajutamine hõõrdumist tekitavate padjandite komplekti rataste külge kinnitatud metallketastesse. Mida tugevamalt pidureid surutakse, seda raskemini klotsid ketastesse surutakse ja seda rohkem tekib hõõrdumist. See võib sõiduki kiiresti peatada, kuid võib eraldada ka palju soojust, mistõttu on pidurikomplekt pärast tugevat pidurdamist tavaliselt üsna kuum. Rattal vajutatakse piduriklotsid rehvi metallraamile, et takistada nende pöörlemist.
3. 3 Peatage suhteline liikumine. See tähendab, et kui üks pind on teise suhtes liikvel, siis peatage see. Siiani oleme keskendunud kineetiline (või „libisev”) hõõrdumine - hõõrdumine, mis tekib kahe eseme või pinna vahel, kui need üksteise vastu hõõruvad. Tegelikult erineb see hõõrdumine staatiline hõõrdumine - hõõrdumine, mis tekib siis, kui üks objekt hakkab liikuma teise vastu. Põhimõtteliselt on kahe objekti hõõrdumine kõige parem, kui nad hakkavad üksteise vastu liikuma. Kui nad on juba liikvel, väheneb hõõrdumine. See on üks põhjus, miks rasket eset on raskem hakata tõukama kui seda pidevalt edasi liikuma.
   • Staatilise ja kineetilise hõõrdumise erinevuse jälgimiseks proovige seda lihtsat katset: asetage tool või mõni muu mööblieseme oma maja siledale põrandale (mitte vaip või vaip). Veenduge, et mööbli põhjas ei oleks kaitsvaid jalgadepadjakesi ega muud materjali, mis hõlbustaks põrandal libisemist. Proovige mööblit lükata lihtsalt piisavalt raske, nii et see hakkab liikuma. Peaksite tähele panema, et niipea, kui mööbel liikuma hakkab, muutub selle tõukamine kohe veidi lihtsamaks. Seda seetõttu, et mööbli ja põranda kineetiline hõõrdumine on väiksem kui staatiline hõõrdumine.
4. 4 Eemaldage määrimine kahe pinna vahel. Määrdeained nagu õli, rasv, vaseliin ja nii edasi võivad kahe objekti või pinna hõõrdumist oluliselt vähendada. Seda seetõttu, et kahe tahke aine hõõrdumine on tavaliselt palju suurem kui hõõrdumine nende tahkete ainete ja nende vahelise vedeliku vahel. Hõõrdumise suurendamiseks proovige võrrandist eemaldada kõik määrdeained, kasutades hõõrdumise tekitamiseks ainult 'kuivi', määrimata osi.
   • Määrdeainete hõõrdumist vähendava potentsiaali nägemiseks proovige seda lihtsat katset: hõõruge käsi kokku, nagu oleks neil külm ja soovite neid soojendada. Peaksite kohe märkama, et need hõõrdumisest kuumenevad. Järgmisena pange peopesadesse paraja koguse kreemi ja proovige sama. Pealegi ei tohiks olla lihtsam käsi kiiresti üksteise vastu hõõruda, vaid peaksite märkama ka palju vähem kuumust.
5. 5 Libiseva hõõrdumise tekitamiseks eemaldage rattad või laagrid. Rattad, laagrid ja muud „veerevad“ esemed kogevad erilist liiki hõõrdumist, mida nimetatakse veerevaks hõõrdumiseks. See hõõrdumine on peaaegu alati palju väiksem kui hõõrdumine, mis tekib ekvivalentse eseme lihtsalt mööda maad libistades. - Sellepärast kipuvad need esemed pigem veerema kui libisema mööda maad. Mehaanilises süsteemis hõõrdumise suurendamiseks proovige eemaldada rattad, laagrid ja nii edasi, nii et osad hõõrduksid üksteise vastu, mitte üksteise vastu.
   • Näiteks võtke arvesse vaagis raske raskuse maapinnale tõmbamise ja kelguga sarnase raskuse tõmbamise vahel. Vagunil on rattad, nii et seda on lihtsam tõmmata kui kelku, mis lohiseb vastu maad, tekitades selle käigus palju libisevat hõõrdumist.
6. 6 Suurendage vedeliku viskoossust. Tahked esemed pole ainsad asjad, mis võivad hõõrdumist tekitada. Vedelikud (vedelikud ja gaasid nagu vesi ja õhk) võivad samuti tekitada hõõrdumist. Tahke aine suhtes möödudes tekib vedeliku tekitatava hõõrdumise hulk mitmest tegurist. Üks neist kõige hõlpsamini kontrollitav on vedeliku viskoossus - see on see, mida tavaliselt nimetatakse selle paksuseks. Üldiselt tekitavad kõrge viskoossusega vedelikud (need, mis on „paksud”, „haned” jne) rohkem hõõrdumist kui vähem viskoossed („siledad” ja „vedelad”) vedelikud.
   • Mõelge näiteks erinevusele jõupingutustes, mida võite kogeda, kui puhuda vett läbi õlgede, võrreldes meega puhumisega. Vett, mis pole eriti viskoosne, on väga lihtne kõrre sisse imeda ja sealt välja puhuda. Mett seevastu on põhu kaudu liikumine üsna keeruline. Seda seetõttu, et mee kõrge viskoossus tekitab palju vastupanu hõõrdumist, kuna see surutakse läbi kitsa toru nagu kõrs.
   Reklaam

Meetod 2 2-st: Suurenev vedeliku lohistamine

1. üks Suurendage vedeliku viskoossust. Keskkond, mille kaudu objekt liigub, avaldab objekti pindadele jõudu, mis kokku moodustab objektile mõjuva hõõrdejõu. Mida tihedam on vedelik (viskoossem), seda aeglasemalt liigub antud jõu mõjul olev objekt vedeliku kaudu. Näiteks langeb marmor kiiremini õhu kui vee kaudu ja läbi vee kiiremini kui melass.
   • Enamiku vedelike viskoossust saab tõsta vedeliku temperatuuri alandamise teel. Näiteks langeb marmor külma melassi kaudu aeglasemalt kui melass toatemperatuuril.
2. 2 Suurendage õhule avatud ala. Nagu eespool märgitud, võivad vedelikud nagu vesi ja õhk tahkete esemete vastu liikumisel tekitada hõõrdumist. Hõõrdejõudu, mida objekt vedeliku kaudu liikudes kogeb, nimetatakse takistuseks (seda nimetatakse mõnikord õhutakistuseks, veekindluseks jne). Lohistamise üheks omaduseks on see, et suurema profiiliga objektid või pinna, vedeliku külge, kui nad seda liiguvad - on suurem takistus. Vedelikul on kogu ruumi, mille vastu suruda, suurendades eseme hõõrdumist selle liikumisel.
   • Oletame näiteks, et veeris ja paberileht kaaluvad mõlemad ühe grammi. Kui langetame mõlemad korraga, kukub kivike otse põrandale, samal ajal kui paber aeglaselt maapinnale triivib. See on toimimise pidurdamise põhimõte - õhk surub vastu paberi suurt, laia nägu, tekitades vastupanu ja põhjustades selle läbimist õhku palju aeglasemalt kui kivike, mille ristlõikepindala on suhteliselt väike.
3. 3 Kasutage suurema lohistusteguriga kuju. Kuigi objekti ristlõikepindala on hea üldine näitab, kui suur on selle takistus, tegelikult on lohistamisarvutused veidi keerulisemad. Erinevad kujundid suhtlevad vedelike kaudu neid läbides erineval viisil - see tähendab, et mõnel kujundil (näiteks lamedatel plaatidel) võib olla suurem takistus kui erinevatel kujunditel (näiteks keradel), mis on valmistatud samast materjalikogusest. Kuna suurust, mis mõõdab kuju suhtelist lohistamissummat, nimetatakse 'lohistusteguriks', siis väidetakse, et suure lohistusega kujunditel on suured takistustegurid.
   • Näiteks kaaluge lennuki tiiba. Tüüpilise lennukitiiva kuju nimetatakse aniks aerodünaamiline leht . See sile, kitsas, ümar ja klanitud kuju läbib õhku kergesti. Sellel on väga madal takistuskoefitsient - 0,45. Teiselt poolt kujutage ette, kas lennukil oleksid teravate servadega, karbilised, prisma kujulised tiivad. Need tiivad tekitavad palju rohkem hõõrdumist, sest nad ei läbiks ilma suure vastupanuta. Tegelikult on prismadel kõrgem takistuskoefitsient kui lennukilaudadel - umbes 1,14.
   • Suuremate bokserite 'kehavoogudega' objektid tekitavad tavaliselt rohkem takistusi kui teised objektid. Teisest küljest on voolujoonelise kehavooluga objektid kitsad, ümarate servadega ja tavaliselt kitsenevad objekti tagakülje suunas - nagu kala keha.
4. 4 Kasutage vähem läbilaskvat materjali. Mõni tüüpi materjal on vedelikke läbilaskev. Teisisõnu, neil on augud, millest vedelik võib läbi minna. See vähendab tõhusalt objekti pinda, millele vedelik on võimeline vastu suruma, vähendades lohistusjõudu. See omadus kehtib isegi siis, kui augud on mikroskoopilised - seni, kuni augud on piisavalt suured, et osa vedelikust saaks objektist läbi lasta, väheneb takistus. Seetõttu on langevarjud, mis on loodud selleks, et tekitada palju kukkumiskiirust, et aeglustada kasutaja kukkumiskiirust, tugevast, kergest siidist või nailonist, mitte marli- või kohvifiltritest.
   • Selle omaduse näitena võib arvestada tõsiasjaga, et pingpongi mõla saab kiiremini kiigutada, kui sinna on puuritud mõned augud. Aukud lasevad aeru liikumisel õhu läbi, vähendades oluliselt lohistamist ja võimaldades aerul kiiremini liikuda.
5. 5 Suurendage objekti kiirust. Lõpuks, olenemata objekti kujust või läbilaskvast materjalist, millest see on valmistatud, suureneb selle tekitatud tõmme alati kiiremini. Mida kiiremini objekt läheb, seda vedelam peab ta läbi liikuma ja seega seda suuremat lohistamist ta kogeb. Väga suurel kiirusel liikuvatel objektidel võib lohise tõttu tekkida väga suur hõõrdumine, mistõttu need objektid peavad tavaliselt olema väga voolujoonelised, vastasel juhul võivad nad lohisejõu mõjul laguneda.
   • Näiteks võib tuua külma sõja ajal ehitatud eksperimentaalse spioonilennuki Lockheed SR-71 'Blackbird'. Blackbird, kes suutis lennata kiirusega üle mach 3.2, koges vaatamata oma sujuvale disainile äärmiselt suuri jõu kiirusi nendel suurtel kiirustel - piisavalt äärmuslik, et lennuki metallist kere laieneks tegelikult õhu hõõrdumine lennu keskel.
   Reklaam

Kogukonna küsimused ja vastused

• Küsimus Kas on materjali, millel on rohkem hõõrdumist kui teistel?Bess Ruff, MA
  Keskkonnateadlane Bess Ruff on Florida osariigi ülikooli geograafiadoktorant. Ta omandas 2016. aastal Santa Barbaras asuvas California ülikoolis keskkonnateaduse ja juhtimise magistrikraadi. Ta on teinud Kariibi mere mere ruumilise planeerimise projektide uurimistöid ja pakkunud uurimistoetust säästva kalanduse rühma kraadiõppejõuna.Bess Ruff, MAKeskkonnateadlaste ekspertide vastus Hea viis paremini mõista, millistel materjalidel on rohkem hõõrdumist kui teistel, kui vaadata tabelit, mis sisaldab tavaliste materjalide hõõrdetegureid. Teise võimalusena võite mõelda kahele materjalile ja otsida Internetist nende hõõrdetegureid, et näha, kummal on suurem hõõrdepotentsiaal.
• Küsimus Kuidas kiirus hõõrdumist suurendab? Mida kiiremini objekt läheb, seda rohkem ainet (gaasi või vedelikku) peab see läbi liikuma ja seega seda suuremat tõmmet ta kogeb.
• Küsimus Millised on hõõrdumise suurendamise kolm meetodit? Kolm meetodit hõõrdumise suurendamiseks on: 1.) rakendades objektile rohkem jõudu, 2.) suurendades hõõrdumist põhjustava eseme massi ja 3.) luues karedama kokkupuutepunkti.
• Küsimus, mis suurendab hõõrdumist? Rohkem tera pinnale suurendab tavaliselt hõõrdumist. Seetõttu jälgivad inimesed, et paadid ja lennukid oleksid võimalikult sujuvad.
• Küsimus Kuidas vähendada hõõrdejõusid? Poleerimise ja / või määrdeainete abil /
• Küsimus Mis on kaks pinda, mis suurendaksid hõõrdumist? Liivapaber ja kare kivi suurendaksid hõõrdumist. Üldiselt on hõõrdumist rohkem siis, kui pind on pigem kare kui sile.
• Küsimus Kuidas suurendada kasutatava jõu hulka? Jonathan Ogutu Kasutatava jõu hulga suurendamiseks suurendage lihtsalt kehaga suhtlemisel avaldatava surve hulka.
• Küsimus Mis on „hõõrduv?” Sõnastikus seda pole. Michael Wang Vikisõnastiku järgi tähendab hõõrduv 'hõõrdumisest põhjustatud, seotud või sellest põhjustatud'.
• Küsimus Kas sile, poleeritud põrand suurendab hõõrdumist? Ei, see pole nii, kuid see aitab vähendada hõõrdumist, nii et teete kareda pinna siledaks. Karedad pinnad suurendavad hõõrdumist, siledad aga seda.
• Küsimus Millised on meetodid hõõrdumise vähendamiseks? Hõõrdumise vähendamiseks võite muuta pinna siledamaks, muuta esemed sujuvamaks või vähendada pindadele mõjuvaid jõude.