Как да увеличим триенето

Някога чудили ли сте се защо ръцете ви се затоплят, когато ги триете бързо заедно или защо триенето на две пръчки заедно може в крайна сметка да предизвика пожар? Отговорът е триене! Когато две повърхности се търкат една в друга, те естествено се противопоставят на движенията си на микроскопично ниво. Това съпротивление може да доведе до отделяне на енергия под формата на топлина, затопляне на ръцете, искри огън и т.н. Колкото по-голямо е триенето, толкова повече енергия се отделя, така че знаейки как да увеличите триенето между движещите се части в механична система може потенциално да ви позволи да генерирате много топлина!

Стъпки

Метод един от 2: Създаване на по-фриктивна повърхност

1. един Създайте „по-груба“ или повече слепваща точка на контакт. Когато два материала се плъзгат или търкат един в друг, могат да се случат три неща: малки кътчета, неравности и неравности по повърхностите могат да се хванат един за друг; една или и двете повърхности могат да се деформират в отговор на движението; и накрая, атомите във всяка повърхност могат да взаимодействат помежду си. За практически цели и трите от тези ефекти правят едно и също: генерират триене. Бране на повърхности, които са абразивни (като шкурка), деформират се при натискане (като каучук) или имат адхезивни взаимодействия с други повърхности (като лепкаво лепило и др.) Е лесен начин за увеличаване на триенето.
   • Инженерните учебници и подобни ресурси могат да бъдат чудесни инструменти, когато избирате кои материали да използвате, за да генерирате високо триене. Повечето стандартни строителни материали имат известни „коефициенти на триене“ - тоест мерките за това колко триене генерират с други повърхности. Коефициентите на триене при плъзгане само за няколко често срещани материали са изброени по-долу (по-високите коефициенти показват по-голямо триене):
   • Алуминий върху алуминий: 0,34
   • Дърво върху дърво: 0,129
   • Сух бетон върху каучук: 0,6-0,85
   • Мокър бетон върху каучук: 0,45-0,75
   • Лед върху лед: 0,01
2. 2 Притиснете по-силно двете повърхности. Един основен принцип на основната физика е, че триенето, което изпитва даден обект, е пропорционално на неговата нормална сила (за нашите цели това е основно силата, с която той натиска върху обекта, по който се плъзга). Това означава, че триенето между две повърхности може да се увеличи, ако повърхностите се притиснат една в друга с по-голяма сила.
   • Ако някога сте използвали набор дискови спирачки (например на кола или велосипед), сте спазили този принцип в действие. В този случай натискането на спирачките на автомобила изтласква комплект накладки, генериращи триене, в метални дискове, прикрепени към колелата. Колкото по-силно се натискат спирачките, толкова по-силно се набиват накладките в дисковете и толкова повече триене се генерира. Това може да спре автомобила бързо, но също така може да отдели много топлина, поради което набор от спирачки обикновено е доста горещ след силно спиране. На велосипед спирачните накладки се притискат върху металната рамка на гумата, за да ги спрат да се въртят.
3. 3 Спрете всяко относително движение. Тоест, ако едната повърхност е в движение по отношение на друга, спрете я. Досега се фокусирахме върху кинетичен (или „плъзгащо се“) триене - триенето, което възниква между два предмета или повърхности, докато се търкат един в друг. Всъщност това триене е различно от статични триене - триенето, което възниква, когато един обект започне да се движи срещу друг. По същество триенето между два обекта е най-голямото право, когато те започнат да се движат един срещу друг. След като вече са в движение, триенето намалява. Това е една от причините, поради които е по-трудно да започнете да бутате тежък предмет, отколкото да продължите да го движите.
   • Опитайте този прост експеримент, за да наблюдавате разликата между статичното и кинетичното триене: поставете стол или друга мебел на гладък под в къщата си (не килим или килим). Уверете се, че мебелите нямат защитни „подложки за крака“ или друг вид материал на дъното, които могат да улеснят плъзгането по пода. Опитайте се да избутате мебелите просто достатъчно силно, за да започне да се движи. Трябва да забележите, че веднага щом мебелите започнат да се движат, веднага става малко по-лесно да се натиска. Това е така, защото кинетичното триене между мебелите и пода е по-малко от статичното триене.
4. 4 Отстранете смазването между двете повърхности. Смазочни материали като масло, грес, вазелин и така нататък могат значително да намалят триенето между два предмета или повърхности. Това е така, защото триенето между две твърди вещества обикновено е много по-голямо от триенето между тези твърди вещества и течността между тях. За да увеличите триенето, опитайте да премахнете всякакви смазки от уравнението, като използвате само „сухи“, не смазани части, за да генерирате триене.
   • За да видите потенциала за намаляване на триенето на смазочните материали, опитайте този прост експеримент: Разтрийте ръцете си, сякаш са студени и искате да ги загреете. Веднага трябва да забележите как се нагряват от триенето. След това сложете достатъчно количество лосион в дланите си и опитайте същото. Не само трябва да е по-лесно бързо да търкате ръцете си една в друга, но и да забележите много по-малко топлина.
5. 5 Отстранете колелата или лагерите, за да създадете триене при плъзгане. Колелата, лагерите и други „търкалящи се“ предмети изпитват специален вид триене, наречено триене при търкаляне. Това триене е почти винаги много по-малко от триенето, генерирано от просто плъзгане на еквивалентен обект по земята. - Ето защо тези предмети са склонни да се търкалят, вместо да се плъзгат по земята. За да увеличите триенето в механична система, опитайте да премахнете колела, лагери и така нататък, така че частите да се търкат една в друга, а не да се търкалят една в друга.
   • Например, помислете за разликата между тегленето на тежка тежест по земята във фургон и изтеглянето на подобна тежест в шейна. Вагонът има колела, така че е по-лесно да се тегли, отколкото шейна, която се влачи към земята, генерирайки много триене при плъзгане.
6. 6 Увеличете вискозитета на течността. Твърдите предмети не са единствените неща, които могат да генерират триене. Течностите (течности и газове, съответно вода и въздух) също могат да генерират триене. Количеството триене, което генерира флуидът при преминаването му върху твърдо вещество, зависи от няколко фактора. Един от най-лесните за контролиране е вискозитетът на течността - тоест това, което обикновено се нарича неговата „дебелина“. Обикновено силно вискозните течности (тези, които са „дебели“, „гъсти“ и т.н.) генерират повече триене, отколкото течностите, които са по-малко вискозни (тези, които са „гладки“ и „течни“).
   • Например, помислете за разликата в усилията, които бихте могли да изпитате, когато духате вода през сламка, в сравнение с духането на мед през сламка. Водата, която не е много вискозна, е много лесна за всмукване и издухване от сламка. Медът, от друга страна, е доста по-труден за придвижване през сламка. Това е така, защото високият вискозитет на меда генерира много резистивно триене, тъй като се прокарва през тясна тръба като сламка.
   Реклама

Метод 2 от 2: Увеличаване на течливостта на течността

1. един Увеличете вискозитета на течността. Средата, през която обектът се движи, упражнява сила върху повърхностите на обекта, която като цяло съставлява силата на триене, действаща върху обекта. Колкото по-плътна е течността (по-вискозна), толкова по-бавно обектът под въздействието на дадена сила ще се движи през течността. Например, мрамор ще падне по-бързо във въздуха от водата и през водата по-бързо от меласата.
   • Вискозитетът на повечето течности може да се увеличи чрез понижаване на температурата на течността. Например, мрамор пада по-бавно през студена меласа, отколкото меласа при стайна температура.
2. 2 Увеличете площта, изложена на въздух. Както беше отбелязано по-горе, течности като вода и въздух могат да генерират триене, докато се движат срещу твърди предмети. Силата на триене, която обектът изпитва, докато се движи през флуид, се нарича съпротивление (това понякога се нарича „въздушно съпротивление“, „водоустойчивост“ и т.н.) Едно от свойствата на съпротивлението е, че обектите с по-големи профили или повърхност, към течността, докато се движат през нея - имат по-голямо съпротивление. Течността има повече общо пространство, за да се натисне, увеличавайки триенето върху обекта, докато се движи през него.
   • Например, да кажем, че камъче и лист хартия тежат един грам. Ако хвърлим и двете едновременно, камъчето ще падне право на пода, докато хартията бавно ще се унесе на земята. Това е принципът на съпротивлението в действие - въздухът се притиска към голямото, широко лице на хартията, произвеждайки плъзгане и карайки го да преминава през въздуха много по-бавно от камъчето, което има относително малка площ на напречното сечение.
3. 3 Използвайте фигура с по-голям коефициент на съпротивление. Докато площта на напречното сечение на даден обект е добра общ индикация за това колко голямо ще бъде нейното съпротивление, всъщност изчисленията на плъзгане са малко по-сложни. Различните фигури взаимодействат с течностите по различни начини, докато преминават през тях - това означава, че някои фигури (например плоски плочи) могат да имат по-голямо съпротивление от различните фигури (например сфери), направени от едно и също количество материал. Тъй като количеството, което измерва относителното количество влачене, направено от дадена форма, се нарича „коефициент на плъзгане“, за фигури с високи влачене се казва, че имат големи коефициенти на съпротивление.
   • Например, помислете за самолетно крило. Формата на типично самолетно крило се нарича аеродинамичен профил . Тази форма, която е гладка, тясна, заоблена и лъскава, преминава лесно във въздуха. Той има много нисък коефициент на съпротивление - 0,45. От друга страна, представете си дали самолетът има крила с остри ръбове, кутии с форма на призма. Тези крила биха генерирали много повече триене, защото не биха преминали без голяма съпротива. Всъщност призмите имат по-висок коефициент на съпротивление от аеродинамичните профили - около 1,14.
   • Обектите с по-големи боксови „телесни потоци“ обикновено генерират повече съпротивление от останалите обекти. От друга страна, обектите с рационализирани телесни потоци са тесни, имат заоблени ръбове и обикновено се стесняват към задната част на обекта - като тялото на риба.
4. 4 Използвайте по-малко пропусклив материал. Някои видове материали са пропускливи за течности. С други думи, те имат дупки в тях, през които течността може да премине. Това ефективно намалява площта на обекта, срещу която течността е в състояние да натисне, намалявайки силата на плъзгане. Това свойство е вярно, дори ако дупките са микроскопични - докато дупките са достатъчно големи, за да пропуснат част от течността през обекта, съпротивлението ще бъде намалено. Ето защо парашутите, които са проектирани да създават много влачене, за да забавят скоростта на падането на потребителя, са направени от здрава, лека коприна или найлон, а не филтри от тензух или кафе.
   • За пример на това свойство в действие, помислете за факта, че греблото за пинг-понг може да се люлее по-бързо, ако в него се пробият няколко дупки. Дупките пропускат въздух през въртенето на греблото, като значително намаляват съпротивлението и позволяват на греблото да се движи по-бързо.
5. 5 Увеличете скоростта на обекта. И накрая, без значение каква форма има даден обект или колко пропусклив е материалът, от който е направен, съпротивлението, което създава, винаги ще се увеличава, докато върви по-бързо. Колкото по-бързо върви обектът, толкова повече течност трябва да премине и по този начин, толкова по-голямо съпротивление изпитва. Обектите, движещи се с много високи скорости, могат да изпитат много голямо триене поради съпротивление, така че тези обекти обикновено трябва да бъдат много рационализирани или да се разпаднат под силата на плъзгане.
   • Например, помислете за Lockheed SR-71 'Blackbird', експериментален шпионски самолет, построен по време на Студената война. Blackbird, който можеше да лети със скорост по-голяма от 3.2 маха, изпитваше екстремни сили на съпротивление при тези високи скорости, въпреки рационализирания си дизайн - всъщност достатъчно екстремен, че металният фюзелаж на самолета всъщност ще се разширява от топлината, генерирана от триене на въздуха в средата на полета.
   Реклама

Въпроси и отговори на общността

• Въпрос: Има ли материал, който има повече триене от другите?Бес Ръф, Масачузетс
  Ученият по околна среда Бес Руф е докторант по география в Университета на Флорида. Тя получи магистърска степен по наука и управление на околната среда от Калифорнийския университет, Санта Барбара през 2016 г. Провела е проучвателна работа за проекти за морско пространствено планиране в Карибите и е осигурила изследователска подкрепа като завършил сътрудник за Групата за устойчиво рибарство.Бес Ръф, МасачузетсОтговор на експерта по екологични изследвания Добър начин да разберете по-добре кои материали имат по-голямо триене от другите е да се консултирате с таблица, съдържаща коефициентите на триене за обикновените материали. Като алтернатива можете да измислите два материала и да потърсите в интернет техните коефициенти на триене, за да видите кой има по-голям потенциал на триене.
• Въпрос Как скоростта увеличава триенето? Колкото по-бързо върви обектът, толкова повече материя (газ или течност) трябва да премине и по този начин, толкова по-голямо съпротивление изпитва.
• Въпрос Кои са три метода за увеличаване на триенето? Трите метода за увеличаване на триенето са: 1.) Чрез прилагане на повече сила към обекта, 2.) Чрез увеличаване на масата на предмета, който причинява триене, и 3.) Чрез създаване на по-груба точка на контакт.
• Въпрос: Какво увеличава триенето? Повече зърно на повърхността обикновено увеличава триенето. Ето защо хората се грижат лодките и самолетите да са възможно най-гладки.
• Въпрос Как да намаля силите на триене? Чрез полиране и / или използване на смазки /
• Въпрос Кои са две повърхности, които биха увеличили триенето? Шкурка и груб камък биха увеличили триенето. Като цяло има по-голямо триене, когато повърхността е грапава, а не гладка.
• Въпрос Как мога да увелича количеството сила, която се използва? Джонатан Огуту За да увеличите количеството сила, която се използва, просто увеличете количеството натиск, което прилагате при взаимодействие с тялото.
• Въпрос: Какво е 'триене?' Няма го в речника. Майкъл Уанг Фриктивен, според Уикиречник, означава „От, свързан с или причинен от триене“.
• Въпрос: Увеличава ли триенето гладкият, полиран под? Не, не, но ще помогне за намаляване на триенето, така че да направите грапавата повърхност гладка. Грубите повърхности увеличават триенето, докато гладките повърхности го намаляват.
• Въпрос Какви са методите за намаляване на триенето? За да намалите триенето, можете да направите повърхността по-гладка, да направите обектите по-опростени или да намалите силите, действащи върху повърхностите.