Innhold

• Å trå
• Metode 1 av 2: Lage en grovere overflate
• Metode 2 av 2: Øk motstanden i en væske eller gass
• Advarsler

Har du noen gang lurt på hvorfor hendene dine blir varme når du gni dem raskt sammen eller hvorfor du faktisk kan starte en brann ved å gni to pinner sammen? Svaret er friksjon! Når to overflater gnir mot hverandre, vil de motvirke hverandres bevegelse på et mikroskopisk nivå. Denne motstanden vil generere energi i form av varme, som du kan bruke til å varme hendene, lage en brann osv. Jo større friksjon, jo mer energi vil frigjøres, så vet hvordan du kan øke friksjonen mellom to bevegelige. deler i et mekanisk system gir deg i utgangspunktet muligheten til å generere mye varme!

Å trå

Metode 1 av 2: Lage en grovere overflate

1. Lag mer "grove" eller klissete kontaktpunkter. Når to materialer glir eller gni mot hverandre, kan tre ting skje: små hjørner, sprekker og uregelmessigheter på overflaten kan bli fanget; en eller begge overflater kan deformeres som svar på bevegelsen; og til slutt kan atomene i hvilken som helst overflate begynne å samhandle med hverandre. For praktiske formål gjør alle disse tre det samme: skape friksjon. Å plukke ut overflater som er slipende (som sandpapir), deformeres (som gummi) eller klebrig (som lim osv.) Er en enkel måte å øke friksjonen.
   • Tekniske lærebøker og lignende ressurser kan være gode hjelpemidler for å velge materialer som skal brukes for å øke friksjonen. De fleste standard byggematerialer har en kjent "friksjonskoeffisient" - det vil si et mål på hvor mye friksjon som genereres sammen med andre overflater. Friksjonskoeffisientene for bare noen få kjente materialer er oppført nedenfor (en høyere verdi indikerer en høyere friksjon):
   • Aluminium på aluminium: 0,34
   • Tre på tre: 0,129
   • Tørr betong på gummi: 0,6-0,85
   • Våt betong på gummi: 0,45-0,75
   • Is på is: 0,01
2. Skyv de to flatene hardere sammen. En grunnleggende definisjon i fysikk sier at friksjonen en gjenstand gjennomgår er proporsjonal med den normale kraften (for vårt formål er denne kraften lik den som objektet skyver mot den andre). Dette betyr at friksjonen mellom to flater kan økes hvis flatene skyves sammen med mer kraft.
   • Hvis du noen gang har brukt bremseskiver (for eksempel de som er på en bil eller sykkel), så har du sett dette prinsippet i aksjon. I dette tilfellet, ved å trykke på bremsene, skyves et sett med friksjonsgenererende blokker mot metallskiver som er festet til hjulene. Jo hardere du trykker på bremsene, jo hardere blir blokkene presset mot platene, og det blir mer friksjon. Dette lar deg stoppe kjøretøyet raskt, men frigjør også mye varme, og derfor er bremsesystemene ofte veldig varme etter kraftig bremsing.
3. Stopp enhver relativ bevegelse. Dette betyr at hvis en overflate beveger seg i forhold til en annen, stopper du den. Så langt har vi fokusert på dynamisk (eller "glidende") friksjon - friksjonen som oppstår når to gjenstander eller overflater gni mot hverandre. Faktisk er denne formen for friksjon forskjellig fra statisk friksjon - friksjonen som oppstår når et objekt begynner å bevege seg mot et annet objekt. I hovedsak er friksjonen mellom to objekter størst når de begynner å bevege seg mot hverandre. Når de er i bevegelse, reduseres friksjonen. Dette er en av grunnene til at det er vanskelig å få en tung gjenstand i bevegelse enn å holde den.
   • For å observere forskjellen mellom statisk og dynamisk friksjon, prøv følgende enkle eksperiment: Plasser en stol eller et annet møbel på et glatt gulv i hjemmet ditt (ikke på et teppe eller teppe). Forsikre deg om at møblene ikke har noen beskyttende "pigger" på bunnen eller andre typer materiale som gjør det lettere å gli på gulvet. Prøv møblene bare trykk hardt nok slik at den begynner å bevege seg. Du bør legge merke til at når møblene begynner å bevege seg, blir det umiddelbart mye lettere å presse. Dette fordi den dynamiske friksjonen mellom møbler og gulv er mindre enn den statiske friksjonen.
4. Fjern væsker mellom overflatene. Væsker som olje, fett, vaselin osv. Kan redusere friksjonen mellom gjenstander og overflater betydelig. Dette er fordi friksjonen mellom to faste stoffer vanligvis er mye høyere enn den mellom faste stoffer og en væske i mellom. For å øke friksjonen kan du ta alle mulige væsker ut av ligningen, med bare "tørre" deler som forårsaker friksjon.
   • Prøv følgende enkle eksperiment for å få en ide om i hvilken grad væsker kan redusere friksjonen: Gni hendene sammen hvis de er kalde og du vil varme dem opp. Du bør være i stand til umiddelbart å legge merke til at de blir varmere etter gnidningen. Sett deretter en god del krem ​​på håndflatene og prøv å gjøre det samme igjen. Ikke bare skal det være lettere å gni hendene raskt sammen, men du vil også merke at de blir mindre varme.
5. Fjern hjul eller bærere for å skape glidende friksjon. Hjul, bærere og andre "rullende" gjenstander opplever en spesiell type friksjon som kalles rullende friksjon. Denne friksjonen er nesten alltid mindre enn friksjonen som genereres ved å skyve den samme gjenstanden over bakken. - Dette er grunnen til at disse objektene har en tendens til å rulle og ikke glir på bakken. For å øke friksjonen i et mekanisk system kan du fjerne hjulene, bærerne osv. Slik at delene glir mot hverandre, ikke ruller.
   • Tenk for eksempel på forskjellen mellom å trekke en tung vekt over bakken i en vogn versus en tilsvarende vekt i en vogn. En vogn har hjul, så det er lettere å trekke enn en vogn som drar langs bakken mens den genererer mye glidende friksjon.
6. Øk viskositeten. Solide gjenstander er ikke de eneste tingene som kan skape friksjon. Flytende stoffer (væsker og gasser som henholdsvis vann og luft) kan også skape friksjon. Mengden friksjon som en væske genererer når den strømmer forbi et fast stoff, avhenger av flere faktorer. En av de enkleste å kontrollere er viskositet - det er det som ofte kalles "tykkelse". Generelt vil væsker med høy viskositet (de er "tykke", "klissete" osv.) Forårsake mer friksjon enn væsker som er mindre tyktflytende (de er "glatte" og "flytende").
   • Tenk for eksempel på forskjellen i innsats du må gjøre når du blåser vann gjennom et sugerør mot å blåse honning gjennom et sugerør. Vann er ikke veldig tyktflytende og vil lett bevege seg gjennom halmen. Honning er mye vanskeligere å blåse gjennom et sugerør. Dette er fordi den høye viskositeten til honningen genererer mye motstand og dermed friksjon når den blåses gjennom et smalt rør som et sugerør.

Metode 2 av 2: Øk motstanden i en væske eller gass

1. Øk viskositeten til væsken. Mediumet som et objekt beveger seg gjennom, utøver en kraft på objektet som i sin helhet prøver å avbryte friksjonskraften på objektet. Jo tettere en væske er (og derfor mer tyktflytende), jo langsommere vil en gjenstand bevege seg gjennom væsken under påvirkning av en gitt kraft. For eksempel: en marmor vil falle gjennom luften mye raskere enn gjennom vann, og gjennom vann raskere enn gjennom sirup.
   • Viskositeten til de fleste væsker kan økes ved å senke temperaturen. For eksempel: en marmor faller langsommere gjennom kald sirup enn gjennom sirup ved romtemperatur.
2. Øk området som er utsatt for luft. Som angitt ovenfor kan flytende stoffer som vann og luft generere friksjon når de strømmer forbi faste stoffer. Friksjonskraften som en gjenstand opplever mens den beveger seg gjennom et flytende stoff, kalles motstand (avhengig av mediet kalles dette også "luftmotstand", "vannmotstand" osv. En av egenskapene til motstand er at et objekt med et større tverrsnitt - det vil si et objekt med større profil når det beveger seg gjennom væsken - opplever mer motstand. Dette gir væsken mer overflate å presse mot, noe som øker friksjonen på objektet når den beveger seg gjennom den.
   • Anta at en rullestein og et ark hver veier ett gram. Hvis vi lar begge falle samtidig, vil rullesteinen falle rett ned mens papiret sakte virvler nedover. Det er her du ser luftmotstanden i aksjon - luften skyver mot den store, brede overflaten av papiret og skaper motstand og papiret faller mye saktere ned enn rullesteinen, som har et relativt smalt tverrsnitt.
3. Velg en form med større motstand. Selv om tverrsnittet av et objekt er bra generell er en indikasjon på motstandens størrelse, i virkeligheten er motstandsberegninger mye mer kompliserte. Ulike former oppfører seg på forskjellige måter i væskene de passerer gjennom - dette betyr at noen former (f.eks. Flate plater) er mer motstandsdyktige enn andre (f.eks. Kuler) laget av samme materiale. Fordi målet for den relative størrelsen på luftmotstanden også kalles "dragkoeffisienten", sies det at former med stor luftmotstand har en høyere dragkoeffisient.
   • Tenk for eksempel på vingene til et fly. Formen på en typisk fløy av et fly kalles a flyfolie. Denne glatte, smale og avrundede formen beveger seg lett gjennom luften. Motstandskoeffisienten er veldig lav - 0,45. På den annen side kan du forestille deg at en vinge har skarpe vinkler, er blokkformet eller ser ut som et prisme. Disse vingene genererer mye mer friksjon fordi de genererer mye motstand under flukt. Prismer har dermed en større motstandskoeffisient enn vingeprofiler - ca 1,14.
4. Gjør objektet mindre strømlinjeformet. Et annet fenomen relatert til de forskjellige dragkoeffisientene til de forskjellige formene er at objekter med en større, mer firkantet "fairing" generelt genererer mer drag enn andre objekter. Disse gjenstandene består av grove, rette linjer og smelter vanligvis ikke mot ryggen. På den annen side er strømlinjeformede objekter ofte mer avrundede og avsmalnende mot ryggen - som kroppen til en fisk.
   • For eksempel måten den gjennomsnittlige familiebilen er designet i dag sammenlignet med samme type for flere tiår siden. Tidligere var bilene mye mer blokkerte og hadde mye mer rette og rektangulære linjer. I dag er de fleste familiebiler mye mer strømlinjeformede og i stor grad mykt avrundede. Dette gjøres med vilje - en strømlinjeformet form betyr at en bil opplever mindre motstand, noe som reduserer innsatsen til motoren for å flytte bilen (og reduserer bensinkjøring).
5. Bruk materiale som lar mindre luft passere gjennom. Noen materialer tillater væske og gass å passere gjennom. Det er med andre ord hull som væsken kan passere gjennom. Dette sikrer at overflaten på objektet som væsken skyver mot blir mindre, så det er mindre motstand.Denne egenskapen forblir gyldig selv om hullene er mikroskopiske - så lenge hullene er store nok til at væske / luft kan passere gjennom, vil motstanden reduseres. Dette er grunnen til at fallskjerm, designet for å generere mye luftmotstand og derved redusere fallhastigheten til noen eller noe, er laget av sterk, lett silke eller nylon og ikke bomulls- eller kaffefiltre.
   • For å gi et eksempel på denne egenskapen i aksjon, tenk på hva som skjer med en ping pong-flaggermus når du borer noen hull i den. Det blir da mye lettere å flytte padlen raskt. Hullene gjør at luft kan passere gjennom mens du svinger på padlen, noe som reduserer motstanden sterkt og gjør at padlen kan bevege seg raskere.
6. Øk hastigheten på objektet. Til slutt, uavhengig av formen på en gjenstand eller hvor gjennomsiktig materialet den er laget av, vil motstanden den møter alltid øke når den beveger seg raskere. Jo raskere et objekt beveger seg, jo mer væske må det bevege seg, noe som igjen øker motstanden. Objekter som beveger seg med veldig høye hastigheter kan oppleve veldig høy friksjon på grunn av den høye motstanden, så disse objektene vil vanligvis bli strømlinjeformet der, ellers vil de falle fra hverandre på grunn av motstandskraften.
   • Tenk på Lockheed SR-71 "Blackbird", et eksperimentelt spioneringsfly bygget under den kalde krigen. Blackbird, som kunne fly i hastigheter større enn mach 3.2, møtte ekstrem motstand fra de høye hastighetene, til tross for den strømlinjeformede utformingen - ekstrem nok til at flyets metallkropp utvidet seg på grunn av varmen som genereres av friksjon fra luften under flyturen. .

Advarsler

• Ekstremt høy friksjon kan frigjøre mye energi i form av varme! For eksempel vil du virkelig ikke berøre bremseklossene til bilen din rett etter at du har slått hardt på bremsene!
• De store kreftene som frigjøres når de dras gjennom en væske, kan forårsake strukturell skade på den gjenstanden. Hvis du for eksempel stikker den flate siden av et tynt stykke kryssfiner i vannet mens du cruiser på en hurtigbåt, er sjansen stor for at den blir revet i filler.