Innhold

• Trinn
• Metode 1 av 2: Rubbing Bodies Surfaces
• Metode 2 av 2: Frontal motstand
• Tips

Har du noen gang lurt på hvorfor hendene dine blir varme når du gnir dem mot hverandre, eller hvorfor du kan lage ild ved å gni to treverk? Svaret er friksjon! Når to kropper beveger seg i forhold til hverandre, dukker det opp en friksjonskraft som forhindrer slik bevegelse.Friksjon kan føre til at energi frigjøres i form av varme, varme hender, slagende ild og så videre. Jo mer friksjon, jo mer energi frigjøres, så ved å øke friksjonen mellom bevegelige deler i et mekanisk system, vil du få mye varme!

Trinn

Metode 1 av 2: Rubbing Bodies Surfaces

1. 1 Når to kropper beveger seg i forhold til hverandre, kan følgende tre prosesser forekomme: uregelmessigheter på overflaten av legemer forstyrrer bevegelsen av legemer i forhold til hverandre; en eller begge overflater av kroppene kan deformeres som følge av slik bevegelse; atomer på hver overflate kan samhandle med hverandre. Alle disse prosessene er involvert i forekomsten av friksjon. Derfor, for å øke friksjonen, velg legemer med en slipende overflate (for eksempel sandpapir), en deformerbar overflate (for eksempel gummi) eller en overflate som har klebeegenskaper (for eksempel klebrig).
   • For mer informasjon om valg av materialer for å øke friksjonen, se opplæringsprogrammer eller nettressurser. For vanlige materialer kan du finne deres friksjonskoeffisienter (en kvantitativ egenskap for kraften som kreves for å gli eller flytte et materiale over overflaten til et annet). Friksjonskoeffisientene til noen materialer er oppført nedenfor (jo høyere koeffisienten er, desto større friksjon):
   • Aluminium til aluminium: 0,34
   • Tre til tre: 0,129
   • Tørr betong over gummi: 0,6-0,85
   • Våt betong på gummi: 0,45-0,75
   • Is på is: 0,01
2. 2 Trykk kroppene nærmere hverandre for å øke friksjonen, siden friksjonskraften er proporsjonal med kraften som virker på gni kroppen (kraften rettet vinkelrett på bevegelsesretningen til legemene i forhold til hverandre).
   • Tenk på skivebremser i en bil. Jo mer du trykker på bremsepedalen, jo mer presses bremseklossene mot felgen, jo mer friksjon blir, og jo raskere stopper bilen. Men jo sterkere friksjonen er, jo mer varme frigjøres, så når du bremser hardt, blir bremseklossene veldig varme.
3. 3 Hvis en kropp er i bevegelse, stopp den. Så langt har vi vurdert glidende friksjon som oppstår når kropper beveger seg i forhold til hverandre. Glidende friksjon er mye mindre enn statisk friksjon, det vil si kraften som må overvinnes for å sette to kontaktlegemer i bevegelse. Derfor er det vanskeligere å flytte en tung gjenstand enn å kontrollere den når den allerede beveger seg.
   • Gjør et enkelt eksperiment for å forstå forskjellen mellom glidende friksjon og statisk friksjon. Plasser stolen på et glatt gulv (ikke teppe). Pass på at det ikke er gummi eller andre pads på stolbena for å forhindre glidning. Skyv stolen for å flytte den. Du vil legge merke til at når stolen først er i bevegelse, blir det lettere for deg å skyve den fordi glidefriksjonen mellom stolen og gulvet er mindre enn hvilefriksjonen.
4. 4 Bli kvitt smøret mellom de to overflatene for å øke friksjonen. Smøremidler (oljer, vaselin, etc.) reduserer friksjonskraften mellom gnidningslegemer betydelig, fordi friksjonskoeffisienten mellom faste stoffer er mye høyere enn friksjonskoeffisienten mellom et fast stoff og en væske.
   • Gjør et enkelt eksperiment. Gni tørre hender sammen, og du vil merke at temperaturen har økt (de er varmere). Fukt hendene og gni dem igjen. Nå er det ikke bare lettere for deg å gni hendene sammen, men de varmer også opp mindre (eller langsommere).
5. 5 Bli kvitt lagre, hjul og andre rullende kropper for å bli kvitt rullende friksjon og få glidende friksjon som er mye større enn den første (derfor er det lettere å rulle en kropp i forhold til en annen enn å skyve / trekke den).
   • Tenk deg for eksempel at du legger kropper av samme masse i en slede og på en hjulvogn. En vogn med hjul er mye lettere å bevege seg (rullende friksjon) enn en slede (glidende friksjon).
6. 6 Øk væskens viskositet for å øke friksjonskraften. Friksjon oppstår ikke bare ved flytting av faste stoffer, men også i væsker og gasser (henholdsvis vann og luft). Friksjon mellom en væske og et fast stoff avhenger av flere faktorer, for eksempel væskens viskositet - jo høyere viskositeten til væsken er, desto større er friksjonskraften.
   • Tenk deg for eksempel at du drikker vann og honning gjennom et sugerør. Vann med lav viskositet vil lett passere gjennom et sugerør, men honning, som har høy viskositet, vil neppe passere gjennom et sugerør (siden honningen gnir mer mot halmens vegger).

Metode 2 av 2: Frontal motstand

1. 1 Øk kroppsoverflaten. Som nevnt ovenfor, oppstår det også en friksjonskraft når faste stoffer beveger seg i væsker og gasser. Kraften som forhindrer bevegelse av kropper i væsker og gasser kalles frontal motstand (noen ganger kalles det luftmotstand eller vannmotstand). Frontmotstanden er større med en økning i kroppsoverflaten, som er vinkelrett på bevegelsesretningen til kroppen gjennom en væske eller gass.
   • Ta for eksempel en pellet som veier 1 g og et ark med samme vekt og slipp dem samtidig. Kornet faller umiddelbart ned på gulvet, og arket vil sakte synke ned. Her er prinsippet om drag bare synlig - overflaten på papiret er mye større enn pellets, så luftmotstanden er større og papiret faller sakte til gulvet.
2. 2 Bruk en kroppsform med høy dragkoeffisient. Etter området på kroppsoverflaten rettet vinkelrett på bevegelsen, er det mulig å bedømme om frontal motstand bare generelt. Kropper av forskjellige former interagerer med væsker og gasser på forskjellige måter (når kropper beveger seg gjennom en gass eller væske). For eksempel har en rund flat plate mer drag enn en rund kuleformet plate. Verdien som kjennetegner drag av kropper i forskjellige former kalles dragkoeffisienten.
   • Tenk for eksempel på en flyvinge. Formen på en flyvinge kalles flygel. Det er en slank, smal og avrundet form med lav dragkoeffisient (ca. 0,45). På den annen side, tenk deg at en flyvinge er formet som et firkantet, rektangulært prisme. For slike vinger ville dragmengden være enorm (dette er sant, siden dragkoeffisienten for et firkantet rektangulært prisme er 1,14).
3. 3 Bruk mindre strømlinjeformede kropper. Som regel har store kubikklegemer høy motstand. Slike legemer har rektangulære hjørner og avtar ikke mot enden. På den annen side har strømlinjeformede kropper avrundede kanter og vanligvis avsmalnende mot enden.
   • For eksempel, sammenligne en moderne bil og en bil laget for flere tiår siden. Gamle biler var firkantede, mens moderne biler har mange glatte kurver. Derfor har moderne biler mindre motstand og krever lavere motoreffekt (noe som fører til drivstofføkonomi).
4. 4 Bruk kropper uten gjennomgående hull. Ethvert gjennomgående hull i kroppen reduserer motstanden ved å la luft eller vann strømme gjennom hullet (hull reduserer kroppsoverflaten vinkelrett på bevegelse). Jo større de gjennomgående hullene er, desto lavere er draget. Dette er grunnen til at fallskjermene, som er designet for å skape mye drag (for å senke fallets hastighet), er laget av slitesterk, lett silke eller nylon, ikke gasbind.
   • For eksempel kan du øke hastigheten på din ping-pong-padle ved å bore flere hull i padlen (for å redusere overflaten på padlen og redusere dra).
5. 5 Øk kroppshastigheten for å øke motstanden (dette gjelder for kropper av hvilken som helst form og materiale). Jo høyere hastigheten på et objekt, desto større volum væske eller gass må det passere gjennom og jo større motstand. Kropper som beveger seg i svært høye hastigheter opplever enorm drag, så de må strømlinjeformes; ellers vil motstandskraften ødelegge dem.
   • Tenk for eksempel på Lockheed SR-71, et eksperimentelt rekognoseringsfly bygget under den kalde krigen. Dette flyet kunne fly med en høy hastighet på M = 3,2, og til tross for sin strømlinjeformede form, opplevde det enorme drag (så stort at metallet som flykroppen ble laget av utvidet når det ble oppvarmet på grunn av friksjon).

Tips

• Husk at friksjon frigjør mye energi i form av varme. For eksempel, ikke berør bilens bremseklosser umiddelbart etter bremsing!
• Husk at høye motstandskrefter kan føre til ødeleggelse av en kropp som beveger seg i en væske. For eksempel, hvis du under en båttur legger et kryssfiner i vannet (slik at overflaten er vinkelrett på båtens bevegelse), vil kryssfiner mest sannsynlig gå i stykker.