راه های کاهش اصطکاک نحوه افزایش اصطکاک چگونه اصطکاک کم و زیاد می شود

آناتولی SHMELEV

زمانی که در سال 2004، برای شرکت‌های حمل‌ونقل لیتوانی سخنرانی کردم و به توضیح نقش اصطکاک رسیدم، بیمه‌گری که این سخنرانی را برگزار کرد، فریاد زد: «من می‌دانم چگونه از این ضررهای احمقانه جلوگیری کنم: ما باید چندین ضد اصطکاک را توزیع کنیم. تشک های چوبی در هر ماشین! امیدوارم خواننده پس از مطالعه این مقاله به اهمیت اصطکاک پی برده و اقدامات مناسب را انجام دهد.

1. نظریه. طبقه بندی انواع اصلی اصطکاک

هنگامی که اجسام متحرک (یا شروع به حرکت می کنند) با اجسام دیگر و همچنین با ذرات ماده محیطی تماس پیدا می کنند، نیروهایی بوجود می آیند که مانع از این حرکت می شوند. این نیروها نامیده می شوند نیروهای اصطکاک. عمل نیروهای اصطکاک همیشه با تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی داخلی همراه بوده و باعث گرم شدن اجسام و محیط آنها می شود.

وجود دارد خارجیو اصطکاک داخلی،در غیر این صورت نامیده می شود ویسکوزیته. خارجیبه این نوع اصطکاک گفته می شود که در آن نیروهایی در نقاط تماس اجسام جامد بوجود می آیند که حرکت متقابل اجسام را مختل می کند و به طور مماس بر سطح آنها هدایت می شود.

اصطکاک داخلی(ویسکوزیته) نوعی اصطکاک است که شامل این واقعیت است که وقتی لایه‌های مایع یا گاز به طور متقابل بین آنها حرکت می‌کنند، نیروهای مماسی ایجاد می‌شوند که مانع از این حرکت می‌شوند. در ایمن سازی محموله، این نوع اصطکاک تنها در هنگام مطالعه مواد بالشتک مدرن ساخته شده از لاستیک و پلیمر در نظر گرفته می شود. در این مقاله ما اصطکاک داخلی را با جزئیات در نظر نخواهیم گرفت.

اصطکاک خارجی به دو دسته تقسیم می شود اصطکاک استاتیک (اصطکاک استاتیک) و اصطکاک سینماتیک. اصطکاک ایستا بین اجسام جامد ثابت زمانی رخ می دهد که می خواهند یکی از آنها را حرکت دهند. اصطکاک سینماتیکی بین اجسام جامد متحرک در حال لمس متقابل وجود دارد. اصطکاک سینماتیک به نوبه خود به تقسیم می شود اصطکاک لغزشیو اصطکاک غلتشی.

اصطکاک استاتیک

مشاهدات نشان می دهد که نیروی اصطکاک ایستا همیشه مخالف نیروی خارجی وارد بر بدن است و تمایل دارد این جسم را به حرکت درآورد.تا یک نقطه معین، نیروی اصطکاک ساکن با افزایش نیروی خارجی افزایش می یابد و دومی را متعادل می کند.

بر اساس قانون سوم نیوتن، نیروی F G فشار جسم روی تکیه گاه برابر با نیروی F N واکنش تکیه گاه است. بنابراین، حداکثر نیروی اصطکاک استاتیکی متناسب با نیروی واکنش پشتیبانی است. برای مدول های این نیروها رابطه زیر معتبر است:

F F =  S F N ,

که در آن  S یک ضریب تناسب بدون بعد است که نامیده می شود ضریب اصطکاک ساکن. مقدار این ضریب بستگی به جنس و وضعیت سطوح مالش دارد.

اعتقاد بر این است که در حالت استراحت بین دو جسم، جاذبه ای در سطح مولکولی وجود دارد که پس از شروع حرکت متقابل اجسام ناپدید می شود.

هنگام محاسبه چفت و بست مورد نیاز طبق "دستورالعمل انبار کردن محموله در واحدهای حمل و نقل بار" (CTU)، اصطکاک استاتیک است که در نظر گرفته می شود.

اصطکاک لغزشی

اصطکاک لغزشی زمانی اتفاق می افتد که یک جسم جامد روی سطح جسم دیگر می لغزد. قانون اصطکاک لغزشی به شکل زیر است:

F F =  D F N ,

که در آن F F مدول نیروی اصطکاک لغزشی است.  D - ضریب اصطکاک لغزشی بدون بعد یا ضریب اصطکاک دینامیکی. F N - ماژول نیروی واکنش پشتیبانی. مقدار  D بستگی به این دارد که سطوح مالشی از چه موادی ساخته شده اند و به کیفیت پردازش آنها بستگی دارد. اگر سطوح را صاف تر کنید، مقدار  D کاهش می یابد. با این حال، کاهش زبری سطوح فقط تا حد معینی امکان پذیر است، زیرا با سطوح بسیار صاف (مثلاً صیقلی) مقدار  D دوباره افزایش می یابد. این به این دلیل اتفاق می افتد که مولکول های اجسام با سطوح صاف به یکدیگر نزدیک می شوند و نیروهای جاذبه مولکولی بین آنها باعث "چسبیدن" اجسام می شود و از لغزش آنها جلوگیری می کند.

به طور کلی پذیرفته شده است که ضریب اصطکاک لغزشی برابر با 70 درصد ضریب اصطکاک استاتیک است. این تا حدودی برای جفت مواد جامد مانند چوب، فلزات و غیره صحیح است، اما بررسی خواص مواد پلیمری که باعث افزایش اصطکاک می شوند، نشان داده است که چنین رابطه ای همیشه وجود ندارد.

استاندارد EN 12195-1 «دستگاه های ایمن بار روی وسایل نقلیه. بخش 1: محاسبه نیروهای بست» مستلزم این است که اصطکاک لغزشی در محاسبه در نظر گرفته شود. در حین حمل و نقل، به دلیل ارتعاش، واحد بار حرکت های ریز انجام می دهد، جاذبه مولکولی بین محموله و سکوی بار از قبل شکسته شده است.

اصطکاک نورد

اصطکاک غلتشی زمانی اتفاق می‌افتد که اجسام جامد گرد (بدون لغزش) روی سطح اجسام جامد دیگر بغلطند. در ایمن سازی محموله، این نوع اصطکاک بسیار نادر در نظر گرفته می شود. توصیه می شود چرخ ها و چرخ های واحدهای بار را مسدود کرده و ضرایب اصطکاک استاتیکی و لغزشی را اعمال کنید. با این حال، زمانی که بار در یک وسیله نقلیه جارو نشده بر روی بقایای بار، مانند دانه‌ها یا صرفاً خرده‌های چوب، بارگذاری می‌شود، اثر اصطکاک غلتشی باید در نظر گرفته شود. در این حالت، یک اثر غلتشی رخ می دهد و ضریب اصطکاک غلتشی به طور قابل توجهی کمتر از ضریب اصطکاک لغزشی است و در برخی موارد به صفر میل می کند.

بنابراین، مهمترین وسیله کمکی در زرادخانه راننده وسیله نقلیه، برس است.

2. فرمول های پایه بست

شرایط عدم جابجایی محموله

"مجموع نیروهای اصطکاک و بست برابر یا بیشتر از نیروی جابجایی است که هنگام تغییر شرایط رانندگی (ترمز، استارت، چرخش یا تغییر خط) ایجاد می شود.

هنگامی که مسدود می شود، این شرایط به صورت زیر است:

F B + اف اف = F X , Y ,

F B + اف اف = F X , Y ,

F B +  متر c z g = متر c x , y g ,

F B = ( c x , y -  c z ) متر g ,

		توده بار؛
		شتاب گرانش؛
c x، c y، و c z
		ضریب اصطکاک.

ما حمل و نقل جاده ای را در نظر می گیریم، جایی که Cz = 1.

بنابراین، زمانی که نیروی اصطکاک برابر با نیروی جابجایی باشد، یعنی. هنگامی که ضرایب شتاب مربوطه با ضریب اصطکاک برابر باشد، نیازی به ایمن سازی بار اضافی نیست.

هنگامی که با سیم‌های مخصوص بسته می‌شود، این حالت به نظر می‌رسد:

(تصویر از استاندارد EN 12195-1)

محاسبه بر اساس استاندارد EN 12195-1

ایمن کردن دستگاه چهار تنی از حرکت به جلو با 4 بریس.

زاویه عمودی نصب تسمه ها a = 20 - 65º.

زاویه افقی نصب تسمه b = 6 - 55º.

با ضریب اصطکاک  = 0.2، بار کاری مورد نیاز مهاربندها LC = 4000 daN است.

با ضریب اصطکاک  = 0.3، بار کاری مورد نیاز مهاربندها LC = 2000 daN است.

با ضریب اصطکاک  = 0.6، بار کاری مورد نیاز مهاربندها LC = 750 daN است.

با ضریب اصطکاک  = 0.8، بار کاری مورد نیاز مهاربندها LC = 0 است. نیازی به بست نیست.

بستن

اف 		نیروی کشش تسمه مورد نیاز؛
متر		توده بار؛
g		شتاب گرانش؛
c x، c y، و c z		عوامل شتاب مربوطه؛
		ضریب اصطکاک؛
		زاویه عمودی نصب تسمه ها؛
		ضریب انتقال

اگر نگاهی به تغییر تعداد تسمه ها با تغییر ضریب اصطکاک بیندازیم، خواهیم دید که اصطکاک مهمترین عنصر بست است.

محاسبه بر اساس استاندارد EN 12195-1.

ایمن سازی دستگاه چهار تنی در برابر جابجایی رو به جلو با استفاده از تسمه های گیره با نیروی گیره STF=250 daN.

زاویه عمودی نصب تسمه ها a = 60º.

ضریب شتاب C X = 0.8

با ضریب اصطکاک  = 0.3 تعداد تسمه مورد نیاز 21 عدد است.

با ضریب اصطکاک  = 0.6 تعداد تسمه مورد نیاز 5 عدد است.

با ضریب اصطکاک = 0.8، تعداد تسمه مورد نیاز 0 است.

مثال دیگری با نموداری از Dolezych نشان داده شده است، که نشان می دهد چگونه تعداد تسمه های مورد نیاز با نیروی گیره STF = 750 daN هنگام ایمن کردن یک بار 25 تنی تغییر می کند.

چیزی که همیشه باید به خاطر داشت این است که اصطکاک خود نمی تواند تنها وسیله اتصال باشد. همیشه این خطر وجود دارد که کشش بین بار و وسیله نقلیه در جاده های ناهموار از بین برود.

3. راه های اساسی افزایش ضریب اصطکاک

1. مقاوم سازی بدنه:

نصب "قلاب"های ویژه که چسبندگی محموله و کفپوش سکوی بارگیری را افزایش می دهد.

پوشش کف بدنه با ترکیبات خاصی که باعث افزایش اصطکاک می شود.

2. استفاده از واشرهای مخصوص بین بار و عرشه بدنه:

واشر فلزی با دندان;

جداکننده های چوبی و سایر موادی که ضریب اصطکاک را افزایش می دهند.

تشک لاستیکی تولید شده ویژه با ضریب اصطکاک تضمین شده.

آسترها و اسپیسرهای ساخته شده از مواد با اصطکاک بالا را می توان برای افزایش اصطکاک بین عرشه بار و بار و در صورت لزوم بین طبقات بار استفاده کرد. انواع مختلفی از مواد ضد لغزش وجود دارد، مانند حصیر، تشک لاستیکی و ورق های کاغذی که با ترکیبات افزایش دهنده اصطکاک پوشانده شده اند. آنها باید دارای ضریب اصطکاک، استحکام و ضخامت مناسب باشند تا اطمینان حاصل شود که بار در طول حمل و نقل ثابت است. ضریب اصطکاک باید توسط سازنده تایید شود.

استفاده از مواد ضد لغزش تعداد بست های مورد نیاز را کاهش می دهد. اغلب این ماده به شکل قطعات مربعی بریده شده از یک نوار به طول 5 تا 20 متر و عرض 150، 200 یا 250 میلی متر استفاده می شود. ضخامت آن از 3 تا 10 میلی متر متغیر است. این قطعات را می توان تا ده بار استفاده مجدد کرد، اما به خاطر داشته باشید که در صورت روغنی شدن واشرها، عملکرد آن کاهش می یابد.

4. تفاوت های اصلی بین استانداردهای اصطکاک

یادآوری می کنم که در اروپا دو استاندارد برای ایمن سازی بار وجود دارد:

1) دستورالعمل های IMO/ILO/UN ECE برای بسته بندی واحدهای حمل و نقل محموله (CTU)، ترجمه شده به روسی «راهنمای بسته بندی محموله در واحدهای حمل و نقل بار» (CTU).

2) استاندارد EN 12195-1 «دستگاه های ایمن بار روی وسایل نقلیه. بخش 1: محاسبه نیروهای بست.

هر دوی این استانداردها از داده های اولیه متفاوتی برای محاسبه تعداد بست ها استفاده می کنند.

علیرغم تفاوت در استانداردها، تمام روش های بست مورد استفاده نیروی اصطکاک را در نظر می گیرند که افزایش آن به میزان قابل توجهی تعداد بست های مورد نیاز را کاهش می دهد. استفاده هدفمند از پوشش‌های با ضریب اصطکاک بالا، تأثیر اقتصادی بسیار مهمی را ایجاد می‌کند.

به عنوان مثال، در آلمان، محاسبه نیروی اصطکاک و همچنین فهرستی از مواد با ضریب اصطکاک افزایش یافته در ضمیمه های 14 و 15 استاندارد VDI 2700 منتشر شد. ضمیمه 14 روش تعیین ضریب را مشخص می کند. اصطکاک، و پیوست 15 فهرستی از مواد با ضریب اصطکاک افزایش یافته را ارائه می دهد.

ظهور این دو کاربرد، استفاده صحیح از مواد را امکان پذیر کرده است و انگیزه ای برای توسعه تحقیقات و تولید مواد ویژه با ضریب اصطکاک بالا، تایید شده توسط سازنده و داشتن مشخصات فنی اضافی که امکان حمل و نقل ایمن کالا علاوه بر این، سازنده تضمینی برای این مواد ارائه می دهد. نمونه هایی از چنین مواد بالشتکی در عکس ها نشان داده شده است.

و در فدراسیون روسیه ...

تنها سندی که حداقل به نحوی استفاده از مواد با ضریب اصطکاک بالا را توصیه می کند "قوانین حمل و نقل ایمن کالا از طریق دریا" است که به دستور وزارت حمل و نقل روسیه مورخ 21 آوریل 2003 N VR- تصویب شده است. 1/p.

مرجع پیوست شماره 4.

مشخصات فنی مواد با افزایش ضریب اصطکاک

1. بریزول گریدهای BR-S و BR-P مطابق با TU 38.1051819-88 یک ماده بی پایه است که با نورد کردن و متعاقب آن کلندر کردن مخلوطی متشکل از قیر نفتی، لاستیک خرد شده (از لاستیک های قدیمی)، آزبست و یک نرم کننده ساخته می شود. بریزول به صورت رول هایی با عرض 425 - 1000 میلی متر عرضه می شود. طول پارچه هر رول 10 تا 50 متر است.

2. نمد سقف مقوا مطابق با GOST 3135، آغشته به قیر نرم نفتی (بام) مطابق با GOST 9548، به دنبال استفاده از قیر نسوز با پرکننده و پوشش دانه درشت در یک طرف بوم در دو طرف بوم است. بوم. Ruberoid در رول هایی با عرض 1000 - 1050 میلی متر عرضه می شود. طول ورق در یک رول 10 - 15 متر است. مواد بام وقتی تا 70 درجه سانتیگراد گرم می شود مواد سمی منتشر نمی کند.

3. ایزول مطابق با GOST 10296 یک ماده بی پایه و مقاوم در برابر آب و بخار است که از مواد افزودنی لاستیکی-قیر، نرم کننده، پرکننده، ضد عفونی کننده و افزودنی های پلیمری به دست می آید. در رول های پارچه ای به ضخامت 2 میلی متر، عرض 800 یا 1000 میلی متر و طول 10 یا 15 متر عرضه می شود.

4. مواد بام فایبر گلاس مطابق با GOST 15879 یک ماده سقفی و ضد آب بر روی پایه فایبرگلاس است که با اعمال یک چسب قیری در دو طرف روی بوم فایبرگلاس به دست می آید. به صورت ورق با ضخامت 2.5 میلی متر، عرض 960 یا 1000 میلی متر و مساحت 10 متر به صورت رول نورد شده عرضه می شود. با پوشش درشت دانه (S-RK)، ریزدانه (S-RM) یا پوسته پوسته (S-RF) در قسمت جلو و ریز (غبار مانند) در قسمت پایین موجود است. استفاده از مواد سقف شیشه ای با روکش پولکی (S-RF) به منظور ایمن سازی محموله مجاز نمی باشد.

5. چوب گونه های عمدتاً کم ارزش به صورت تخته، تیر، گوه و تخته سه لا.

6. انواع دیگر مواد خاص با ضریب اصطکاک یا اثر چسبندگی بالا.

هنگام محاسبه جابجایی بارها، باید از مقادیر ضرایب اصطکاک که در جدول بند 4.1 به صورت پررنگ مشخص شده است استفاده شود، مگر اینکه مقادیر دیگری در اطلاعات مربوط به بار ذکر شده باشد.

جدول 4.1.

جفت اصطکاک	ضریب اصطکاک استاتیک، اف	Arctg(f), درجه
چدن روی فولاد
چدن روی چوب
چدن روی بریزول، نمد سقف
فولاد روی فولاد
فولاد روی چوب	0,3/0,4/0,5 – 0,6 (0,5)
فولاد روی لاستیک	0,5/0,6/0,7 (0,6)
استیل روی سقف نمد
چوب به چوب	0,45/0,65/ (0,55)
لاستیک روی deorev
برلپ (جوت) روی کرفس
سنگ انداز روی فولاد
سوخاری برای چوب
بتن مسلح روی چوب
کاغذ روی کاغذ
کاغذ روی فولاد
کاغذ روی چوب

حرکت روی سطحی لغزنده راه رفتن روی یخ آسان نیست زیرا... اصطکاک بین سطح یخ و زیره کفش کم است. راه رفتن روی یخ آسان نیست، زیرا... اصطکاک بین سطح یخ و زیره کفش کم است. چگونه می توانید راه رفتن روی سطوح لغزنده را آسان تر کنید؟ چگونه می توانید راه رفتن روی سطوح لغزنده را آسان تر کنید؟

خلاصه پشتیبانی BENEFITS HARM BENEFITS HARM 1. F tr. پوک – «نیروی محرکه» 1. جلوگیری از حرکت 2. «نیروی ترمز» 2. سایش سطح افزایش کاهش افزایش کاهش الف) زبری (ماسه) الف) روان کننده ب) «بار» ب) بلبرینگ F tr. کیفیت

کاهش نیروی اصطکاک اولاً، می دانیم که اصطکاک همیشه سخت نیست، اگرچه در هزاران موقعیت سعی می کنند از شر آن خلاص شوند. به عنوان مثال، قطعات مکانیزم ها و ماشین ها را روغن کاری می کنند تا از سایش آنها کاسته شود و انرژی صرف شده برای گرمایش بی فایده هدر نرود.

کاهش نیروی اصطکاک یاتاقان ها حلقه داخلی یاتاقان بر روی یک شفت نصب شده است که هنگام چرخش نمی لغزد، بلکه روی توپ ها یا غلتک ها می غلتد. حلقه داخلی بلبرینگ بر روی یک شفت نصب شده است که در حین چرخش نمی لغزد، بلکه روی توپ ها یا غلتک ها می غلتد.

بالشتک هوا هاورکرافت وسایلی هستند که با کمک یک بالشتک بادی که توسط فن های کشتی ایجاد می شود، خود را در بالای سطح حمایت کننده (زمینی یا آبی) نگه می دارند. برخلاف کشتی های معمولی و وسایل نقلیه چرخدار، هاورکرافت (هاورکرافت) با سطحی که روی آن حرکت می کنند تماس فیزیکی ندارند.

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چرا وقتی دستانتان را به هم می مالید گرم می شوند یا چرا می توانید با مالیدن دو تکه چوب به یکدیگر آتش ایجاد کنید؟ پاسخ اصطکاک است! هنگامی که دو جسم نسبت به یکدیگر حرکت می کنند، یک نیروی اصطکاک ظاهر می شود که از چنین حرکتی جلوگیری می کند. اصطکاک می تواند باعث آزاد شدن انرژی به شکل گرما، گرم شدن دست ها، شروع آتش و غیره شود. هرچه اصطکاک بیشتر باشد، انرژی بیشتری آزاد می شود، بنابراین با افزایش اصطکاک بین قطعات متحرک در یک سیستم مکانیکی، مقدار بسیار کمی گرما ایجاد خواهید کرد!

مراحل

سطوح مالش بدن

هنگامی که دو جسم نسبت به یکدیگر حرکت می کنند، سه فرآیند زیر ممکن است رخ دهد:بی نظمی در سطح اجسام در حرکت اجسام نسبت به یکدیگر اختلال ایجاد می کند. یک یا هر دو سطح اجسام ممکن است در نتیجه چنین حرکتی تغییر شکل دهند. اتم های هر سطح می توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند. تمامی فرآیندهای فوق در وقوع اصطکاک نقش دارند. بنابراین، برای افزایش اصطکاک، موادی را انتخاب کنید که دارای سطح ساینده (مثلاً کاغذ سنباده)، دارای سطح تغییر شکل پذیر (مثلاً لاستیک)، یا دارای سطحی که خاصیت چسبندگی دارند (مثلاً چسبنده) باشند.

اجسام را به شدت روی یکدیگر فشار دهید تا اصطکاک افزایش یابد، زیرا نیروی اصطکاک متناسب با نیروی وارد بر اجسام مالشی است (نیروی عمود بر جهت حرکت اجسام نسبت به یکدیگر).

اگر یک بدن در حال حرکت است، آن را متوقف کنید.تا اینجا ما اصطکاک لغزشی را در نظر گرفتیم که وقتی اجسام نسبت به یکدیگر حرکت می کنند اتفاق می افتد. اصطکاک لغزشی بسیار کمتر از اصطکاک ایستا است، یعنی نیرویی که باید بر آن غلبه کرد تا دو جسم در تماس به حرکت درآیند. بنابراین، حرکت دادن یک جسم سنگین دشوارتر از کنترل آن در زمانی است که در حال حرکت است.

• یک آزمایش ساده برای درک تفاوت بین اصطکاک لغزشی و اصطکاک استاتیک انجام دهید. صندلی را روی یک کف صاف (نه فرش) قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که هیچ لاستیک یا پدهای دیگری روی پایه های صندلی برای جلوگیری از سر خوردن آن وجود ندارد. صندلی را فشار دهید تا حرکت کند. متوجه خواهید شد که هنگامی که صندلی در حرکت است، فشار دادن آن برای شما آسان تر می شود زیرا اصطکاک لغزشی بین صندلی و کف کمتر از اصطکاک ساکن است.

1. برای افزایش اصطکاک از شر چربی بین دو سطح خلاص شوید.روان کننده ها (روغن ها، وازلین و ...) نیروی اصطکاک بین اجسام مالشی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند، زیرا ضریب اصطکاک بین اجسام جامد بسیار بیشتر از ضریب اصطکاک بین جسم جامد و مایع است.

   • یک آزمایش ساده را امتحان کنید. دست های خشک خود را به هم بمالید و متوجه می شوید که دمای آنها افزایش می یابد (گرم تر می شوند). حالا دست هایتان را خیس کنید و دوباره آنها را بمالید. اکنون نه تنها مالش دست‌هایتان به هم آسان‌تر است، بلکه آنها کمتر (یا کندتر) گرم می‌شوند.

2. برای خلاص شدن از اصطکاک غلتشی و اصطکاک لغزشی که بسیار بیشتر از اولی است از شر یاتاقان ها، چرخ ها و سایر بدنه های غلتشی خلاص شوید (بنابراین غلتیدن یک بدنه نسبت به بدنه دیگر آسان تر از هل دادن/کشیدن آن است).

   • به عنوان مثال، تصور کنید که اجسامی با همان جرم را در یک سورتمه و روی یک گاری چرخدار قرار می دهید. گاری چرخ دار برای جابجایی (اصطکاک غلتشی) بسیار راحت تر از سورتمه (اصطکاک لغزشی) است.

3. برای افزایش نیروی اصطکاک، ویسکوزیته سیال را افزایش دهید.اصطکاک نه تنها هنگام حرکت جامدات، بلکه در مایعات و گازها (به ترتیب آب و هوا) نیز رخ می دهد. اصطکاک بین مایع و جامد به عوامل مختلفی بستگی دارد، به عنوان مثال، ویسکوزیته مایع - هر چه ویسکوزیته مایع بالاتر باشد، نیروی اصطکاک بیشتر است.

   بکشید

   1. افزایش سطح بدن.همانطور که در بالا ذکر شد، هنگامی که اجسام جامد در مایعات و گازها حرکت می کنند، نیروی اصطکاک نیز ایجاد می شود. نیرویی که از حرکت اجسام در مایعات و گازها جلوگیری می کند، کشش نامیده می شود (گاهی اوقات مقاومت هوا یا مقاومت در برابر آب نامیده می شود). کشش با افزایش سطح بدن که عمود بر جهت حرکت بدن از طریق مایع یا گاز هدایت می شود بیشتر می شود.

      • به عنوان مثال، یک گلوله به وزن 1 گرم و یک ورق کاغذ به همان جرم را بردارید و آنها را همزمان رها کنید. گلوله بلافاصله روی زمین می افتد و ورق کاغذ به آرامی پایین می آید. اینجاست که اصل کشش به وضوح قابل مشاهده است - سطح کاغذ بسیار بزرگتر از گلوله است، بنابراین مقاومت هوا بیشتر است و کاغذ آهسته تر روی زمین می افتد.

   2. از فرم بدن با ضریب درگ بالا استفاده کنید.بر اساس سطح بدن عمود بر حرکت، می توان مقاومت پیشانی را فقط به صورت کلی قضاوت کرد. اجسام با اشکال مختلف به طرق مختلف با مایعات و گازها تعامل دارند (زمانی که اجسام از میان گاز یا مایع حرکت می کنند). به عنوان مثال، یک صفحه مسطح گرد دارای کشش بیشتری نسبت به یک صفحه کروی گرد است. کمیتی که مشخص کننده درگ اجسام با اشکال مختلف است، ضریب درگ نامیده می شود.

      از بدنه های کمتر ساده استفاده کنید.به طور معمول، اجسام مکعبی بزرگ دارای کشش بالایی هستند. چنین بدنه هایی دارای گوشه های مستطیلی هستند و به سمت انتها باریک نمی شوند. از طرف دیگر، بدنه های ساده دارای لبه های گرد هستند و معمولاً به سمت انتها مخروطی می شوند.

   3. از بدنه های بدون سوراخ استفاده کنید.هر سوراخی در بدنه با جریان دادن هوا یا آب از طریق سوراخ، کشش را کاهش می دهد (سوراخ ها سطح بدن را عمود بر حرکت کاهش می دهند). هرچه سوراخ های عبوری بزرگتر باشد، کشش کمتری دارد. به همین دلیل است که چترهایی که برای ایجاد کشش زیاد (برای کاهش سرعت سقوط) طراحی شده اند، به جای گاز، از ابریشم یا نایلون قوی و سبک ساخته شده اند.

      • به عنوان مثال، اگر چند سوراخ در یک پدال پینگ پنگ ایجاد کنید (برای کاهش سطح پارو و در نتیجه کاهش کشش) می توانید سرعت آن را افزایش دهید.

   4. برای افزایش درگ سرعت بدنه را افزایش دهید (این برای بدنه هایی با هر شکلی و ساخته شده از هر ماده ای صادق است). هرچه سرعت یک جسم بیشتر باشد، حجم مایع یا گازی که باید از آن عبور کند بیشتر می شود و کشش آن بیشتر می شود. بدنه‌هایی که با سرعت بسیار بالا حرکت می‌کنند، کشش بسیار زیادی را تجربه می‌کنند، بنابراین باید ساده‌سازی شوند. در غیر این صورت نیروی مقاومت آنها را نابود خواهد کرد.

      • به عنوان مثال، لاکهید SR-71 را در نظر بگیرید، یک هواپیمای تجسسی آزمایشی که در طول جنگ سرد ساخته شد. این هواپیما می‌توانست با سرعت بالای M = 3.2 پرواز کند و علیرغم شکل ساده‌اش، کشش بسیار زیادی را تجربه کرد (بقدری که فلزی که بدنه هواپیما از آن ساخته شده بود، هنگام گرم شدن در اثر اصطکاک منبسط شد).
   • به یاد داشته باشید که اصطکاک انرژی زیادی را به صورت گرما آزاد می کند. مثلاً پس از ترمزگیری مستقیماً به لنت ترمز خودرو دست نزنید!
   • به خاطر داشته باشید که نیروهای کششی زیاد می تواند منجر به تخریب جسمی شود که در یک مایع حرکت می کند. به عنوان مثال، اگر در طول سفر با قایق، یک تکه تخته سه لا را در آب قرار دهید (به طوری که سطح آن عمود بر حرکت قایق باشد)، به احتمال زیاد تخته سه لا شکسته می شود.

§ 1 علت نیروی اصطکاک چیست و چیست؟

هر کدام از ما سورتمه سواری یا اسکی کرده‌ایم، و چه کسی این سوال را از خود پرسیده است: "چرا، هر چقدر هم که فشار بیاورم، باز هم دیر یا زود می‌ایستم؟"

این تصویر را تصور کنید - کتاب درسی که روی میز خوابیده است. اگر آن را فشار دهید، یعنی به آن نیرو وارد کنید، سرعت آن از صفر به مقدار مشخصی تغییر می کند. با این حال، پس از مدتی آموزش متوقف خواهد شد.

ما قبلاً می دانیم که تغییر در سرعت یک جسم نتیجه اعمال نیرو است. چه نیرویی در این مورد عمل کرد؟

نیروی اصطکاک به توقف کتاب کمک کرد. نیروی اصطکاک زمانی اتفاق می‌افتد که برخی از اجسام روی سطح بدن برخی دیگر حرکت می‌کنند و زمانی که می‌خواهند جسم را حرکت دهند.

نیروی اصطکاک از کجا می آید؟

برای پاسخ به این سوال می توانید یک آزمایش ساده انجام دهید. بیایید سعی کنیم با یک مداد ساده ابتدا روی کاغذ و سپس روی شیشه یک خط بکشیم. ما می توانیم این کار را روی کاغذ انجام دهیم، اما روی شیشه نه. این به این دلیل است که سطح کاغذ و مداد در زیر میکروسکوپ دارای بی نظمی است. به نظر می رسد که ذرات سرب روی ناهمواری کاغذ گیر کرده و در آنجا باقی می مانند. سطح شیشه صاف است و ما این را رعایت نمی کنیم.

از این می توان نتیجه گرفت که بزرگی نیروی اصطکاک به وجود زبری سطوح در تماس بستگی دارد.

آیا هنگامی که هر دو سطح صاف صیقلی شوند، نیروی اصطکاک ناپدید می شود؟ برای پاسخ به این سوال، می‌توانیم آزمایش زیر را انجام دهیم: سعی می‌کنیم شیشه یا آینه را از سطح آب جدا کنیم. انجام این کار بسیار دشوار است. در این حالت ، نیروی اصطکاک نیز ایجاد می شود ، اما دلیل وجود آن متفاوت است - جذب متقابل مولکول های سطوح تماس. و در مثال آخر، مقدار نیروی اصطکاک چندین برابر بیشتر خواهد بود.

نیرو علاوه بر قدر باید جهت هم داشته باشد. نیروی اصطکاک همیشه در جهت مخالف حرکت جسم هدایت می شود.

§ 2 انواع اصطکاک

سه نوع اصطکاک وجود دارد:

1. اصطکاک استاتیک. تمام اجسام فقط به دلیل اصطکاک ساکن در جای خود قرار می گیرند. در غیر این صورت همه چیز سقوط می کرد.

2. اصطکاک لغزشی. نمونه ای از این نوع اصطکاک، سورتمه زدن به پایین کوه است.

3. اصطکاک نورد. یک مثال می تواند رانندگی و توقف یک ماشین باشد.

از هر سه نوع، اصطکاک استاتیک بیشترین مقدار و اصطکاک غلتشی کمترین مقدار را دارند. غلت زدن آسان تر از کشیدن است. به همین دلیل است که در تمام سازه های مهندسی و فناوری، در صورت امکان، کشویی با نورد جایگزین می شود.

بنابراین، برای ساخت بنای یادبود پیتر اول در سن پترزبورگ، یک قطعه سنگ عظیم به وزن حدود 1000 تن بر روی غلتک به شهر تحویل داده شد، زیرا کشیدن پایه برای بنای یادبود بنیانگذار شهر غیرممکن بود.

بزرگی نیروی اصطکاک را می توان با دینامومتر اندازه گیری کرد و بر حسب نیوتن اندازه گیری می شود.

§ 3 معنای اصطکاک در زندگی انسان

از نظر فواید برای انسان، اصطکاک می تواند مضر و مفید باشد. به عنوان مثال، هنگامی که یک در شروع به ترک خوردن و بد باز شدن می کند، اصطکاک مضر تلقی می شود. اصطکاک که به دوچرخه سوار اجازه می دهد در چراغ راهنمایی توقف کند را می توان مفید نامید. اگر آنجا نبود به حرکت بی رویه خود ادامه می داد. در برخی موارد از روان کننده های مختلفی برای کاهش اصطکاک استفاده می شود. هیچ بلبرینگی نمی تواند بدون روغن فنی کار کند.

بنابراین، اصطکاک در زندگی ما بسیار مهم است. اصطکاک نه تنها به شما امکان می دهد حرکت را کنترل کنید، بلکه به پایداری بدن نیز کمک می کند.

بدون آن، همه چیز می چرخد ​​و می لغزد تا در همان سطح قرار گیرد. میخ‌ها و پیچ‌ها از دیوارها می‌لغزند، پارچه‌ها باز می‌شوند، حتی یک دکمه روی آن دوخته نمی‌شود، نخ‌ها به سادگی در سوزن‌ها و پارچه‌ها نمی‌مانند.

بدون اصطکاک استاتیک نمی توانیم راه برویم یا رانندگی کنیم. به یاد داشته باشید که حرکت در شرایط یخبندان چقدر دشوار است. علت نیروی اصطکاک می تواند وجود ناهمواری در سطوح در تماس باشد یا جذب متقابل مولکول های اجسام متقابل. نیروی اصطکاک بر حسب نیوتن اندازه گیری می شود و در جهت مخالف حرکت جسم هدایت می شود.

فهرست ادبیات مورد استفاده:

1. فیزیک. علم شیمی. کلاس 5-6. گورویچ A.E.، Isaev D.A.، Pontak L.S. - M.: Bustard، 2011.
2. فیزیک. پایه هفتم: کتاب درسی موسسات آموزشی عمومی/A.V. پریشکین. - M.: Bustard، 2006.
3. فیزیک. پایه هشتم: کتاب درسی موسسات آموزش عمومی/A.V. پریشکین. - M.: Bustard، 2010.
4. فیزیک سرگرم کننده بله پرلمن
5. فیزیک. درجه 7 ام. کتاب درسی. گورویچ A. E.

قانون اصطکاک نورد کشویی

در فناوری، برای کاهش تأثیر نیروهای اصطکاک خشک بین سطوح، روان کننده (مایع چسبناکی که لایه نازکی بین سطوح جامد ایجاد می کند) معرفی می شود.

اثر روانکاری این است که یک لایه مایع چسبناک بین سطوح مالش وارد می شود که تمام ناهمواری های سطح را پر کرده و با چسبیدن به آنها دو لایه مالشی مایع تشکیل می دهد (شکل 15).

برنج. 15.

بنابراین به جای اصطکاک بین دو سطح جامد در هنگام روانکاری، اصطکاک داخلی مایع رخ می دهد که به طور قابل توجهی کمتر از اصطکاک خارجی دو سطح جامد است. استفاده از روغن های روان کننده اصطکاک را 8 تا 10 برابر کاهش می دهد. یک مثال معمولی از معنای روانکاری با دویدن یک اسکیت باز سرعت نشان داده می شود. در اثر نیرویی که اسکیت باز به تیغه اسکیت وارد می کند، برف ها آب می شوند و آب زیر اسکیت ظاهر می شود که پس از دویدن اسکیت باز و از بین رفتن فشار، دوباره یخ می زند. با این حال، آب برای روانکاری در مکانیزم ها مناسب نیست، زیرا به دلیل ویسکوزیته کم آن از شکاف بی نظمی بین سطوح مالشی خارج می شود.

همه ماشین‌ها یک چیز مشترک دارند: در همه آنها، چیزی ناگزیر به چرخش است. و همه جا یک جفت جدانشدنی وجود دارد - یک محور و تکیه گاه آن - یک بلبرینگ

از آنجایی که نیروهای اصطکاک غلتشی به طور قابل توجهی کمتر از نیروهای اصطکاک لغزشی است، در ماشین ها و مکانیسم ها در بیشتر موارد، یاتاقان های لغزشی با یاتاقان های غلتشی جایگزین می شوند (شکل 16).

برنج. 16.

بلبرینگ از دو حلقه تشکیل شده است. یکی از آنها - داخلی - محکم روی محور نصب شده است و با آن می چرخد. دیگری - حلقه بیرونی - بدون حرکت بین پایه و پوشش یاتاقان بسته می شود.

این حلقه ها – گیره ها دارای شیارهایی بر روی سطوح خود رو به روی یکدیگر هستند. بین گیره ها توپ های فولادی وجود دارد. هنگامی که بلبرینگ می چرخد، توپ ها در امتداد شیارهای قفس می چرخند.

هرچه سطوح مسیرها و توپ ها بهتر صیقل داده شوند، اصطکاک کمتری دارند. برای جلوگیری از ریختن توپ ها به یک پشته، آنها توسط یک جداکننده از هم جدا می شوند. جداکننده ها معمولا از پلاستیک، فولاد یا برنز ساخته می شوند.

هنگام چرخش، اصطکاک غلتشی در چنین یاتاقانی ظاهر می شود. تلفات اصطکاک در بلبرینگ 20-30 برابر کمتر از یاتاقان ساده است! بلبرینگ های غلتکی نه تنها با توپ، بلکه با غلتک هایی با اشکال مختلف ساخته می شوند. بدون یاطاقان نورد، صنعت و حمل و نقل مدرن امکان پذیر نخواهد بود.

در حال حاضر، روشی برای کاهش اصطکاک در هنگام حرکت وسایل نقلیه به طور گسترده استفاده می شود، مانند بالشتک هوا.

بالشتک هوا (شکل 17) لایه ای از هوای فشرده در زیر وسیله نقلیه است که آن را از سطح آب یا زمین بلند می کند. لایه ای از هوای فشرده توسط فن ها ایجاد می شود. عدم وجود اصطکاک روی سطح باعث کاهش مقاومت در برابر حرکت می شود. توانایی چنین کشتی برای حرکت بر روی موانع مختلف در خشکی یا امواج روی آب به ارتفاع بلند کردن بستگی دارد.

برنج. 17

طرح عملکرد کشتی با بالشتک هوا: 1 -- ملخ های اصلی. 2- جریان هوا 3 -- فن 4- غشای انعطاف پذیر (دامن).

اولین ایده از چنین هواناو توسط K.E بیان شد. تسیولکوفسکی در سال 1927، در اثر خود "مقاومت هوا و قطار سریع". این یک اکسپرس بدون چرخ است که با تکیه بر یک بالشتک هوا - لایه‌ای از هوای فشرده، روی یک جاده بتنی می‌رود.