Тренето е силата, която се противопоставя на движението на обект. За да спре движещ се обект, силата трябва да действа в посока, обратна на посоката на движение. Например, ако бутнете топка, лежаща на пода, тя ще се движи. Силата на тласъка го премества на друго място. Постепенно топката се забавя и спира да се движи. Силата, която се противопоставя на движението на обект, се нарича триене. В природата и в технологиите има огромен брой примери за прилагане на тази сила.
Видове триене
Има различни видове триене:
Острие на скейт, движещо се по лед, е пример за подхлъзване. Докато скейтърът се движи около пързалката, дъното на кънките докосва пода. Източникът на триене е контактът между повърхността на острието и леда. Теглото на обекта и вида на повърхността, върху която се движи, определяколичеството приплъзване (триене) между два обекта. Тежък предмет упражнява по-голям натиск върху повърхността, по която се плъзга, така че ще има повече триене при плъзгане. Тъй като триенето се дължи на силите на привличане между повърхностите на обектите, количеството на триенето зависи от материалите на двата взаимодействащи обекта. Опитайте да се пързаляте на гладко езеро и ще го намерите много по-лесно, отколкото да се пързаляте по неравен чакълен път
- Трене на покой (кохезия) - силата, която възниква между 2 контактуващи тела и предотвратява възникването на движение. Например, за да преместите килера, да забиете пирон или да завържете връзките на обувките, трябва да преодолеете силата на сцепление. Има много подобни примери за триене в природата и технологиите.
- Когато карате колело, контактът между колелото и пътя е пример за триене при търкаляне. Когато обект се търкаля върху повърхност, силата, необходима за преодоляване на триенето при търкаляне, е много по-малка от тази, необходима за преодоляване на плъзгане.
Кинетично триене
Когато бутнахте книгата на масата и тя се премести на определено разстояние, тя изпита триенето на движещи се обекти. Тази сила е известна като кинетична сила на триене. Той действа върху една повърхност на друга, когато две повърхности се трият една в друга, защото едната или двете повърхности се движат. Ако поставите допълнителни книги върху първата книга, за да увеличите нормалната сила, кинетичната сила на триене ще бъдеувеличение.
Има следната формула: Fтриене=ΜFn. Силата на кинетичното триене е равна на произведението на коефициента на кинетично триене и нормалната сила. Между тези две сили има линейна връзка. Коефициентът на кинетично триене свързва силата на триене с нормалната сила. Тъй като това е сила, единицата за измерване е Нютон.
Статично триене
Представете си, че се опитвате да бутнете диван на пода. Натискаш го с малко сила, но не мърда. Силата на статичното триене действа в отговор на силата, в опит да предизвика движение на неподвижен обект. Ако няма такава сила върху обекта, силата на статично триене е нула. Ако има сила, която се опитва да предизвика движение, тогава втората ще се увеличи до максималната си стойност, преди да бъде преодоляна, и движението ще започне.
Формула за този изглед: Ffriction=ΜsFn. Силата на статично триене е по-малка или равна на произведението на коефициента на статично триене Μ (s) и нормалната сила F (n). В примера с дивана, максималната сила на статично триене балансира силата на лицето, което го бута, докато диванът започне да се движи.
Измерване на коефициенти на триене
Какво определя силата на триене? В природата и технологията материалите, от които са направени повърхностите, играят определена роля. Например, представете си, че се опитвате да играете баскетбол, докато носите чорапи вместо спортни обувки. Можезначително влоши шансовете ви за печалба. Обувката помага за осигуряване на мощността, необходима за спиране и бърза промяна на посоките, докато бягате по повърхността. Има повече триене между обувките ви и баскетболното игрище, отколкото между чорапите и полирания дървен под.
Различни коефициенти показват колко лесно един обект може да се плъзне върху друг. Точните им измервания са доста чувствителни към повърхностните условия и се определят експериментално. Мокрите повърхности се държат много различно от сухите.
Физика: силата на триенето в природата и технологиите
Изпитвате триене през цялото време и трябва да се радвате, че е възможно. Именно тази сила помага да се задържат неподвижни предмети на място и човек не пада при ходене. Какво е триене? В природата и технологиите могат да се намерят примери на всяка стъпка. Може да не го осъзнавате, но вече сте много запознати с тази сила. Това се случва в обратната посока на движение и поради това е сила, която влияе върху движението на обекти.
Когато преместите кутията по пода, триенето работи срещу кутията в обратната посока на кутията. Докато вървите надолу по планина, триенето работи срещу движението ви надолу. Когато натиснете спирачките в колата и продължите да се движите известно време, триенето работи срещу вашата посока на плъзгане, което помага в крайна сметка да спрете приплъзването напълно.
Когато два обекта се "търкат" един в друг, се задават силипривличане между молекулите на обектите, което причинява триене. В природата и технологиите може да възникне между почти всякакви фази на материята – твърди вещества, течности и газове. Триенето възниква между два обекта, като кутия и под, но може да възникне и между рибите и водата, в която плуват, и предмети, падащи във въздуха. Триенето поради въздух има специално име: въздушно съпротивление.
Ролята на триенето в природата, технологиите, живота
Тренето е неразделна част от човешкото преживяване. Имаме нужда от сцепление, за да ходим, стоим, работим и караме. В същото време се нуждаем от енергия, за да преодолеем съпротивлението при движение, така че твърде голямото триене изисква излишна енергия за извършване на работа, което води до неефективност. През 21-ви век човечеството е изправено пред двойните предизвикателства на недостига на енергия и глобалното затопляне от изгарянето на изкопаеми горива. По този начин способността да се контролира триенето се превърна в основен приоритет в днешния свят. Въпреки това мнозина все още нямат разбиране за фундаменталната природа на триенето.
Тренията в природата и технологиите (физиката) винаги са били обект на любопитство. Интензивното изследване на произхода на тази сила започва през 16-ти век, след пионерската работа на Леонардо да Винчи. Напредъкът в разбирането на природата му обаче е бавен, възпрепятстван от липсата на инструмент за точно измерване. Гениалните експерименти, извършени от учения Кулон и други, предоставиха важна информация, за да положат основите на разбирането. Започвайки в края на 1800 г. и началотоПрез 1900-те се появяват парни двигатели, локомотиви, а след това и самолети. Освен това изследването на космоса изисква ясно разбиране на триенето и способността да го контролирате.
Значителен напредък в това как да се прилагат и контролират триенето в естествената технология, в ежедневния живот, е постигнат чрез опити и грешки. В началото на 21-ви век се появи ново измерение на триенето на наномащаба поради използването на нанотехнологии. Човешкото разбиране за атомното и молекулярното триене се разширява бързо. Днес енергийната ефективност и производството на възобновяема енергия изискват незабавно внимание, тъй като науката се стреми да намали въглеродните емисии. Способността да се контролира триенето се превръща във важна стъпка в търсенето на устойчиви технологии. Това е индикаторът за енергийна ефективност. Ако е възможно да се намалят ненужните загуби на енергия и да се повиши текущата енергийна ефективност, това ще даде време за разработване на алтернативни източници на енергия.
Примери за триене в живота
Тренето е сила, която е съпротивителна. Той пречи на движението на друг обект чрез прилагане на известна сила. Но откъде идва тази сила? Първо, струва си да започнете да го разглеждате от молекулярно ниво. Триенето, което виждаме в ежедневието, може да бъде причинено от грапавостта на повърхността. Това е, което учените дълго време смятаха за основната причина за появата му.
Най-простите примери за триене в природата и технологиите са следните:
- При ходене силата на триенето е товазасяга подметката, дава ни възможност да продължим напред.
- Стълба, подпряна на стена, не пада на пода.
- Хората си връзват връзките.
- Без силата на триене, колите не биха могли да се движат не само нагоре, но и по равен път.
- В природата помага на животните да се катерят по дърветата.
Има много такива точки, има и случаи, когато тази сила, напротив, може да пречи. Например, за да се намали триенето, рибите получават специален лубрикант, благодарение на който, както и опростената форма на тялото, те могат да се движат плавно във водата.
