Всяко движение в природата и технологията, което включва наличието на физически контакт между твърди тела, е придружено от триене. В тази статия ще дадем примери за силата на триене и ще покажем в кои случаи тя играе полезна роля и в кои е нежелателна.
Какви видове триене между твърдите тела
В тази статия ще разгледаме само примери за сили на триене, които действат между твърди обекти, които имат физически контакт един с друг.
Един от важните видове триене е статичното триене. Въз основа на самото име може да се предположи, че се проявява, когато едно тяло почива върху повърхността на друго. Всеки знае, че за да се премести някакъв тежък предмет от мястото му, е необходимо да се приложи някаква външна сила, насочена по контактната повърхност на този обект и повърхността, върху която стои. Тази сила се противодейства от силата на статично триене. Действа между контактните повърхности на телата. Триенето на покой възниква поради наличието на грапавост на докосващите се повърхности, независимо какне бяха гладки.
Вторият тип триене, който ще разгледаме, е триенето на плъзгане. Възниква и поради споменатата грапавост, когато телата започват да се движат едно спрямо друго чрез плъзгане. Посоката и точката на приложение на силата на триене при плъзгане са абсолютно същите като при статичното триене. Единствената разлика между тези сили е, че силата на плъзгане винаги е по-малка от силата на покой.
Третият вид триене, който играе не по-малка роля в технологията от първите два, е триенето при търкаляне. Както казва името му, той се появява, когато едно тяло се търкаля върху повърхността на друго. Причината за триенето при търкаляне се крие в хистерезиса на деформацията, което води до "разпръскване" на кинетичната енергия на търкалящото се тяло. В редица практически случаи тази сила на триене е 10-100 или повече пъти по-малка от разглежданите предишни видове триене.
Всички видове сили на триене са право пропорционални на силата на опорната реакция, с която последната действа върху въпросното тяло.
Вреда и полза от статичната сила на триене: примери
От всички посочени видове триене, може би, статичното триене е най-„безобидното“. Факт е, че на практика почти винаги играе полезна роля. Единственият му отрицателен момент е, че е по-голям от триенето при плъзгане. Последният факт означава, че за всяко начало на движение е необходимо да се положат големи усилия. Например, за да започнете да карате ски на сняг, първо трябва буквално да ги „откъснете“от снежната повърхност.
Има много примериизползване на сила на статично триене. Нека ги изброим:
- Гвоздеи и винтове, които здраво държат две твърди тела от дърво, пластмаса и метал заедно, изпълняват своята функция чрез действието на въпросната сила.
- Вървенето на човек, шофирането на автомобили по пътищата се дължи на факта, че статичното триене е по-голямо от триенето на плъзгане. В противен случай ще ни бъде трудно да се движим, хората и превозните средства ще се плъзгат на едно място.
- Всички тела, които почиват върху наклонени повърхности, се дължат на действието на статично триене. Ако последното не съществуваше, тогава би било невъзможно да поставите ръчна спирачка на кола на наклон или какъвто и да е битов предмет на маса, която има лек наклон към хоризонта.
Плъзгащо триене и неговите предимства
За разлика от статичното триене, което играе главно положителна роля в човешкия живот, триенето при плъзгане обикновено е вредна сила. Въпреки това, могат да бъдат дадени два примера за полезна сила на триене при плъзгане:
- Тъй като триенето на плъзгане води до нагряване на повърхността на обектите (естественият и най-лесният начин за преобразуване на механичната енергия в топлина), този ефект може да се използва за повишаване на температурата на телата. И така, в древни времена нашите предци са палили огън с помощта на плъзгащо триене.
- Когато водачът иска да спре автомобила, той натиска педала на спирачката. В този случай спирачните дискове се плъзгат вътре в джантата на колелото и забавят въртенето му.
Уврежда плъзгащо триене
Примери за действието на триенето при плъзгане са движението на шкаф на пода, когато искаме да го пренаредим в стая, плъзгането на скиор и скейтър, плъзгането на колелата на автомобила, когато са блокирани или при шофиране по хлъзгав път, приплъзване между триещите се части на механизмите на различни машини.
Във всички тези случаи триенето на плъзгане играе вредна роля. Тези примери за вредата от триенето на плъзгане се дължат на факта, че то предотвратява механичното движение и „изяжда“определено количество кинетична енергия (ски, кънки, движещи се части на машини). Освен това преобразуването на механичната енергия в топлинна води до нагряване на триещите се части. Повишаването на температурата им води до промяна в микроскопичната структура, което нарушава свойствата на материалите. И накрая, изброените примери за силата на триене на плъзгане водят до износване на триещите се повърхности, появата на нежелани канали върху тях и изтъняване.
Тренето при търкаляне и неговата вреда и полза
Ако разгледаме в основата въпроса за полезността на силата на триене при търкаляне, се оказва, че тя изобщо не съществува. Всъщност триенето при търкаляне винаги предотвратява механичното въртене, води до износване на работните части и до нежеланото им нагряване. Въпреки това феноменът на търкаляне се използва широко в инженерството (лагери, колела на превозни средства). Това се обяснява с факта, че силата на триене при търкаляне е много по-малка от подобна сила на плъзгане, което намалява нейния мащаб с порядък.вредно влияние.
Увеличаване и намаляване на силите на триене
Както видяхме по-горе в примерите, статичните и плъзгащи се сили на триене понякога са полезни, а понякога и вредни. В тази връзка човечеството отдавна използва методи за промяна на мащаба на триенето, както в посока на увеличаване на съответната сила, така и в посока на нейното намаляване.
Страхотни примери за това как да увеличите силата на триене са поръсването на пясък и сол върху леда по пътищата. В резултат на тези действия се увеличава грапавостта на ледената повърхност и в резултат на това се увеличават силите на статично и плъзгащо триене.
Друг начин за увеличаване на въпросните сили е използването на специални повърхности. Ярък пример е повърхността на зимната гума на автомобила, която се характеризира с дълбок протектор и наличие на метални шипове.
По време на каране на ски, както и при въртене на лагери на различни механизми, триенето играе отрицателна роля. За намаляването му се използват специални лубриканти, обикновено на базата на мазнини (восък, литол).
