فواید و مضرات اصطکاک. اصطکاک خوب و بد است

18.07.2019

نیروی اصطکاک به معنای واقعی کلمه در هر مرحله رخ می دهد. اما آیا مردم می دانند چرا به آن نیاز است؟ مضرات و فواید اصطکاک چیست؟ بیایید سعی کنیم آن را بفهمیم.

پیشگفتار

چندین نیرو بر روی اجسام زمینی وارد می شوند که ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند و بر عملکردهای حیاتی اجسام تأثیر می گذارند. اول از همه، این نیروی گرانش، کشش (مقاومت داخلی اجسام در پاسخ به جابجایی مولکول های آنها) و واکنش پشتیبانی است. اما یک کمیت فیزیکی بسیار مهم به نام نیروی اصطکاک نیز وجود دارد. بر خلاف گرانش و کشش، به محل اجسام بستگی ندارد. هنگام مطالعه آن، قوانین دیگری اعمال می شود: ضریب اصطکاک لغزشی و نیروی واکنش پشتیبانی. به عنوان مثال، اگر شما نیاز به جابجایی یک کابینت سنگین دارید، از همان دقیقه اول مشخص می شود که انجام این کار آسان نیست. علاوه بر این، تداخلات خاصی در هنگام انجام این کار وجود دارد. چه چیزی مانع تلاش های انجام شده در کابینه می شود؟ و آنچه مانع از این می شود چیزی نیست جز نیروی اصطکاک که اصل آن در مدرسه مطالعه می شود. درس فیزیک پایه هفتم به تفصیل در مورد این پدیده صحبت می کند.

سوال مبهم

مضرات و فواید هر نوع نیروی اصطکاک چیست؟ البته، مثال های ارائه شده تا حدودی اغراق آمیز هستند - در زندگی همه چیز کمی پیچیده تر است. با این حال، علیرغم این واقعیت که نیروی اصطکاک دارای معایب آشکاری است که تعدادی از مشکلات را در زندگی ایجاد می کند، واضح است که بدون آن مشکلات بسیار بیشتری وجود خواهد داشت. بنابراین، این ارزش دارای معایب و مزایای خود است.

مثال های منفی

از جمله مصادیق مضرات این نیرو، یکی از اولین موارد، مشکل جابجایی بارهای سنگین، فرسودگی سریع وسایل مورد علاقه و همچنین عدم امکان ایجاد دستگاه حرکت دائمی است، زیرا به دلیل اصطکاک، هر حرکتی زودتر و یا بعداً متوقف می شود و نیاز به مداخله شخص ثالث دارد.

نکات مثبت

نمونه هایی از سودمندی این نیرو شامل این واقعیت است که ما می توانیم در هر قدم به راحتی روی زمین راه برویم بدون اینکه لیز بخوریم، لباس های ما کاملاً جا می شوند و فوراً غیر قابل استفاده نمی شوند، زیرا تارهای پارچه در اثر اصطکاک به هم متصل می شوند. به علاوه مردم از اصل این نیرو با پاشیدن استفاده می کنند جاده های لغزنده، که به دلیل آن می توان از بسیاری از تصادفات و صدمات جلوگیری کرد.

نتیجه گیری

بشریت یاد گرفته است که با یک کمیت فیزیکی معین تعامل داشته باشد و بسته به اهداف تعیین شده آن را افزایش و کاهش دهد. وظیفه فوری ما این است که سعی کنیم تا حد امکان از آن استفاده کنیم.

زیر پای ما چیست؟

مردم اغلب با آن مواجه می شوند. فایده اصطکاک این است که بدون این کمیت فیزیکی نمی توانیم قدمی برداریم. این چیزی است که کفش های ما را روی سطحی که در آن قدم می گذاریم نگه می دارد. هر یک از ما روی سطوح بسیار لغزنده مانند یخ راه رفته‌ایم و از نزدیک می‌دانیم که بسیار سخت است. چرا این اتفاق می افتد؟ قبل از اینکه در مورد مضرات و مزایای اصطکاک صحبت کنیم، اجازه دهید تعریف کنیم که چیست.

ماهیت مفهوم

نیروی اصطکاک برهمکنش دو جسم است که در نقطه تماس آنها اتفاق می افتد و از حرکت آنها نسبت به یکدیگر جلوگیری می کند. انواع مختلفی از اصطکاک وجود دارد - استراحت، کشویی و غلتشی.

علل

دلیل اول ناهمواری مداوم سطوح است. این شاخص است که بر نوع نیروی اصطکاک تأثیر می گذارد. اگر ما در مورد سطوح صاف صحبت می کنیم، به عنوان مثال، سقف پوشیده از فلز یا مناطق یخی، زبری آنها تقریبا نامرئی است، اما این بدان معنا نیست که در آنجا نیست - در سطح میکروسکوپی وجود دارد. در این حالت نیروی اصطکاک لغزشی عمل خواهد کرد. اما اگر در مورد کابینت ایستاده روی فرش صحبت کنیم، ناهمواری دو جسم به طور قابل توجهی مانع حرکت متقابل می شود. دلیل دوم دافعه مولکولی الکترومغناطیسی است که در نقطه تماس اجسام اتفاق می افتد.

اصطکاک استاتیک

چه اتفاقی می‌افتد وقتی می‌خواهیم کابینت را جابه‌جا کنیم، اما نمی‌توانیم آن را حتی یک اینچ جابه‌جا کنیم. چه چیزی یک جسم را در یک مکان نگه می دارد؟ این نیروی اصطکاک ساکن است. واقعیت این است که تلاش های اعمال شده توسط نیروی اصطکاک خشک که بین کابینت و کف رخ می دهد جبران می شود.

مضرات و فواید نیروی اصطکاک ساکن

این نیروی اصطکاک ساکن است که مانع از باز شدن بند کفش های ما به خودی خود می شود و از افتادن میخی که به دیوار کوبیده بودیم جلوگیری می کند و کابینت را در جای خود نگه می دارد. بدون آن، حرکت نه انسان، نه حیوانات و نه خودروها روی سطح زمین غیرممکن خواهد بود. آسیب اصطکاک نیز وجود دارد. این در مقیاس نسبتاً جهانی اتفاق می افتد؛ برای مثال، نیروی اصطکاک ساکن می تواند به تغییر شکل پوست کشتی ها منجر شود.

پیشینه علمی

برای جابجایی کابینت باید نیرویی بیش از اصطکاک به آن وارد کرد. یعنی تا زمانی که نیروهای وارده کمتر از نیروی اصطکاک باشد، مبلمان در جای خود باقی می مانند. علاوه بر این عوامل، یک نیروی واکنش پشتیبانی نیز وجود دارد که عمود بر صفحه هدایت می شود. این بستگی به ماده ای دارد که کف از آن ساخته شده است (الاستیسیته نیز در اینجا دخیل است). بسته به اینکه دو سطحی که با یکدیگر تعامل دارند از چه ساخته شده اند، ضریب اصطکاک نیز وجود دارد. بنابراین نیروی اصطکاک وارد بر کابینت برابر با ضریب اصطکاک است که در نیروی واکنش تکیه گاه (سطح) ضرب می شود.

اصطکاک لغزشی

بنابراین، برای غلبه بر اصطکاک، از کسی خواستیم که در جابجایی کابینت به ما کمک کند. چه چیزی پیدا کردیم؟ اینکه پس از اعمال نیرویی که از نیروی اصطکاک ایستایی بیشتر شد، کابینت نه تنها حرکت کرد، بلکه مدتی به حرکت خود در جهت مورد نیاز ادامه داد، البته با کمک ما. و تلاش صرف شده تقریباً در تمام طول سفر یکسان بود. در این مورد، نیروی اصطکاک لغزشی که در جهت مخالف نیروی اعمالی هدایت می‌شود، مانع شد. شایان ذکر است که مقاومت آن بسیار کمتر از نیروی اصطکاک استاتیک است. برای کاهش این شاخص، مختلف روان کننده ها.

نیروی اصطکاک غلتشی

اگر به یاد داشته باشیم که روزی باید کابینت را به عقب برگردانیم، تصمیم می گیریم آن را به چرخ مجهز کنیم. در این حالت، برهمکنش حاصل را اصطکاک غلتشی می نامند، زیرا جسم دیگر نمی لغزد، بلکه در امتداد سطح می چرخد. چرخ‌های چرخان کمی به فرش فشار می‌آورند و برآمدگی را تشکیل می‌دهند که باید بر آن غلبه کنیم. این نیروی اصطکاک غلتشی را تعیین می کند. البته اگر کابینت را نه روی فرش، بلکه مثلاً روی پارکت بغلتانیم، جابه‌جایی آن راحت‌تر می‌شود، زیرا سطح پارکت از سطح فرش سخت‌تر است. . به همین دلیل، دوچرخه‌سواران سوار شدن در بزرگراه را آسان‌تر از یک ساحل شنی خوب می‌دانند.

مضرات و فواید اصطکاک

نمی رود - فقط می رود،

چون یخ است

اما عالی می افتد!

چرا کسی خوشحال نیست؟

در نگاه اول چنین قافیه مهد کودک ساده لوحی است - اما اگر از بیرون به آن نگاه کنید چقدر حاوی آن است نقطه فیزیکیمنظره! از این گذشته ، دقیقاً در آن است که سیستم نگرش های متناقض نسبت به نیروی بدنام اصطکاک وجود دارد. این نبرد مداوم، که در آن دو مفهوم با یکدیگر رقابت می کنند - ضرر و فایده اصطکاک، هرگز برنده ای نخواهد داشت. از این گذشته ، آنچه برای یک شخص راحت و مفید است ، اغلب برای دیگری کاملاً برعکس است - مانند این شعر بد.

داستان نیکولای نوسف را در مورد سرسره یخی که بچه ها در حیاط ساختند را به خاطر دارید؟ و وقتی همه برای ناهار رفتند، کسی که در ساخت و ساز شرکت نکرد بیرون آمد. سعی کرد از آن بالا برود، اما فقط به خودش صدمه زد، اما نتوانست بالا رود. و بچه حدس زد که شن و ماسه را روی یخ بپاشد - صعود به قله حتی روی یخ بسیار راحت شد! بنابراین، استفاده از ماسه برای افزایش نیروی اصطکاک بین یخ لغزندهو تنها، پسر متوجه شد که مزایای اصطکاک، غلبه بر موانع را ممکن می کند.

اما بعد از ناهار، بچه‌ها با تکه‌های یخ بیرون آمدند تا در سرسره‌شان یک انفجار داشته باشند. اما اینطور نیست: سورتمه ها روی شن نمی دوند! برای آنها، این وضعیت به سمت دیگری چرخید و آسیب اصطکاک را نشان داد.

موارد مشابهی را در زمستان می بینیم که پسرها مسیرهای یخی را می گشایند و در امتداد آنها می دوند و مسافت را در چند دقیقه طی می کنند! و پشت سر آنها، افراد مسن هول می کنند، روی سراشیبی های غبارآلود برف می لغزند و سقوط می کنند و دست ها و پاهایشان می شکند. در اینجا شما دوباره بروید نمونه های گویا، جایی که در یک مورد هم ضرر و هم سود نیروی اصطکاک وجود دارد.

برای کاهش اصطکاک است که اسکی بازان برای افزایش سرعت هنگام حرکت، اسکی خود را با پمادهای مخصوص روغن کاری می کنند. پیست هایی که توسط اسکیت بازان سرعت یا اسکیت بازان استفاده می شود به طور دوره ای آبیاری و تمیز می شوند، همچنین برای کاهش اصطکاک. برعکس، مسیرهای عابر پیاده را با شن یا خاکستر می پاشند تا کسی روی آنها نیفتد. حتی برخی از مخترعان و مبتکران به فکر چسباندن تکه‌های کاغذ سنباده به کف چکمه‌ها و چکمه‌های زمستانی فقط برای افزایش نیروی اصطکاک افتادند.

همین اتفاق در مورد چرخ های ماشین نیز می افتد. بر کسی پوشیده نیست که با شروع زمستان، رانندگان کفش های خود را می پوشند اسب های آهنیبه ویژه " لاستیک های زمستانی" در غیر این صورت، بدون هیچ نیروی مفید، اصطکاک افزایش می یابد فواصل ترمز، ماشین هنگام پیچیدن می لغزد، می لغزد و اغلب راننده کنترل ضعیفی دارد. و همه خودشان می دانند که تصادفات چگونه به پایان می رسد.

همه ما در مورد زمستان، و در مورد یخ، و در مورد سقوط صحبت می کنیم. آیا لحظات دیگری در زندگی روزمره وجود دارد که بتوانید به وضوح ببینید که چگونه ضرر و فایده اصطکاک با یکدیگر رقابت می کنند؟ البته دارند! آنها همه جا هستند. حتی در اتاق ما با شما.

برای مثال، در اینجا یک کمد لباس بزرگ و سنگین وجود دارد. او کاملاً ریشه دار می ایستد و حرکت نمی کند. و اگر نیروی اصطکاک ناگهان ناپدید شود، چه اتفاقی می تواند بیفتد؟ و این چیز عظیم با کوچکترین فشار در اتاق حرکت می کرد! و باید دید که آیا می توانستیم به موقع از آن طفره برویم. قدرت خوباصطکاک، مفید!

اما مادرم تصمیم گرفت مبلمان را دوباره مرتب کند. و باید این کمد بدنام را به دیوار دیگری منتقل کنید. یک - دو، گرفتند! سه - چهار، سفت کن! فقط همه چیز بی فایده است: هر چه جسم سنگین تر باشد، نیروی اصطکاک قوی تر به آن می چسبد. نیروی وحشتناک، نفرت انگیز!

آنها دوباره با یکدیگر رقابت می کنند - ضرر و فایده اصطکاک. نیازی به رقابت نیست! فقط باید قوانین فیزیکی را به خوبی بشناسید و بتوانید از این دانش بهره عملی ببرید. نیازی نیست در این لحظهنیروی اصطکاک؟ این بدان معنی است که باید کاهش یابد: سطوح تماس را صاف تر و لغزنده تر کنید. برای انجام این کار، برخی توصیه می کنند که صابون یا روغن را روی زمین بمالند، در حالی که برخی دیگر یک پارچه خیس را زیر پاهای یک جسم سنگین قرار دهند. و اکنون - یک - دو - و تمام شد! آنها این غول بزرگ را به راحتی از جای خود جابجا کردند.

نیروی اصطکاک به طور مداوم در طول زندگی ما را همراهی می کند، درست مانند نیروی گرانش. بعضی جاها برای ما ناراحتی ایجاد می کند و در بعضی جاها نمی توانیم بدون آن کار کنیم. اما به هر حال، وجود دارد، و وظیفه ما این است که یاد بگیریم از قوانین فیزیکی استفاده کنیم تا زندگی ما راحت تر و راحت تر شود.

پیشگفتار

زیر پای ما چیست؟

ماهیت مفهوم

نیروی اصطکاک برهمکنش دو جسم است که در نقطه تماس آنها اتفاق می افتد و از حرکت آنها نسبت به یکدیگر جلوگیری می کند. انواع مختلفی از اصطکاک وجود دارد - استاتیک، کشویی و نورد.

علل

اصطکاک استاتیک

مضرات و فواید نیروی اصطکاک ساکن

نیروی اصطکاک غلتشی

سوال مبهم

مثال های منفی

نکات مثبت

نمونه هایی از سودمندی این نیرو شامل این واقعیت است که ما می توانیم در هر قدم به راحتی روی زمین راه برویم بدون اینکه لیز بخوریم، لباس های ما کاملاً جا می شوند و فوراً غیر قابل استفاده نمی شوند، زیرا تارهای پارچه در اثر اصطکاک به هم متصل می شوند. علاوه بر این، مردم از اصل این نیرو برای پاشیدن در جاده های لغزنده استفاده می کنند و به همین دلیل از بسیاری از تصادفات و صدمات جلوگیری می شود.

نتیجه گیری

نیروهای اصطکاک که در همه جا ما را همراهی می کنند، نقش بزرگی در زندگی ما دارند. درست است، ما در نگرانی های روزمره خود متوجه این موضوع نمی شویم و اغلب تلاش می کنیم اصطکاک را به حداقل برسانید.

بلبرینگ ها، روان کننده ها، اشکال ساده - همه اینها و موارد دیگر به شما امکان می دهد با موفقیت مبارزه کنید انواع مختلفاصطکاک این امر مستلزم تلاش و پول زیادی است که به همین دلیل نظری در مورد خطرات اصطکاک ایجاد شده است که اگر اصطکاک ناگهان ناپدید شود ، آنگاه شخص فقط سود می برد. اما آیا این است؟

این دور از واقعیت است، زیرا اصطکاک هم دشمن و هم متحد ما است. در برخی موارد، عدم وجود اصطکاک می تواند منجر به مشکلات بزرگ شود (به عنوان مثال، ترمز خودرو فقط رخ می دهد به دلیل نیروهای اصطکاکبین لنت ها و درام ایجاد می شود) و در برخی موارد حتی حداقل نیروهای اصطکاک بیشترین میزان را دارند اثرات مضر(مثلاً در ساعتهای مکانیکی و ابزارهای ظریف علمی). با این حال، برای درک اهمیت کامل اصطکاک، لازم است آن را "خاموش کنید" و رویدادهای آینده را نظارت کنید.

بنابراین، جهان بدون اصطکاک خشک و چسبناک از همه نوع چگونه خواهد بود؟ ما نمی توانیم راه برویم یا به هیچ طریق دیگری حرکت کنیم. از این گذشته، در حین راه رفتن، کف پای ما با زمین اصطکاک پیدا می‌کند و بدون اصطکاک، احساس بدتری نسبت به آنچه که واقعاً داریم، خواهیم داشت. یخ صافدر لغزنده ترین کفش ها

هیچ شیء واحدی (از جمله ما) نمی تواند در یک مکان باشد. از این گذشته، هر چیزی که روی یک میز، زمین یا فقط روی زمین قرار دارد توسط اصطکاک ثابت نگه داشته می شود. چه اتفاقی خواهد افتاد؟ تمام اجسام شروع به حرکت می کنند و سعی می کنند به پایین ترین نقطه برسند. روی زمین ایجاد یک سطح کاملا افقی، حتی میزهای آزمایشگاهی یا تخت ماشینی تقریباً غیرممکن است دارای شیب هستنددر هزارم درجه اما در دنیای بدون اصطکاک، اجسام حتی در چنین هواپیماهایی شروع به حرکت خواهند کرد.

واضح است که نیازی به صحبت در مورد حمل و نقل و به طور کلی در مورد عملکرد هیچ مکانیزمی نیست. لنت های ترمز، قرقره ها و تسمه ها، لاستیک ها و جاده - هیچ کدام از اینها اصطکاک متقابل را تجربه نمی کنند و بنابراین کار نمی کنند. و خود ماشین ها دیگر وجود نخواهند داشت - همه پیچ ها از آنها باز می شوند و تمام مهره ها باز می شوند ، زیرا آنها فقط به دلیل نیروهای اصطکاک در نخ ها در جای خود قرار می گیرند.

اگر اصطکاک ناگهان ناپدید می شد، خانه های ما در یک چشم به هم زدن فرو می ریخت - ملات دیگر آجرها را نگه نمی داشت، میخ های کنده شده از تخته ها بیرون می آمدند، زیرا آنها فقط با اصطکاک در آنجا نگه داشته می شوند! فقط سازه های فلزی جوش داده شده یا پرچ شده دست نخورده باقی می مانند.

بدون اصطکاکبسیاری از چیزهای دیگر که برای ما آشنا هستند نیز ناپدید خواهند شد. گره زدن از طناب غیرممکن خواهد بود - آنها باز می شوند. تمام مواد بافته شده به نخ های جداگانه جدا می شوند و نخ ها به کوچکترین الیافی که آنها را تشکیل می دهند تجزیه می شوند. همین سرنوشت در انتظار تورهای فلزی و طناب است.

تغییرات فاجعه بار در انتظار طبیعت است - ظاهر زمین فراتر از تشخیص تغییر خواهد کرد. امواجی که در اقیانوس به وجود می آیند هرگز فروکش نخواهند کرد و بادهای دائمی با نیروی وحشتناک در جو می وزد - از این گذشته ، هیچ اصطکاک بین لایه های جداگانه آب و هوا وجود ندارد ، به این معنی که هیچ چیز مانع از حرکت آنها به سرعت نسبت به یکدیگر. رودخانه‌ها از سواحل خود طغیان خواهند کرد و آب‌های آن‌ها به سرعت خواهد آمد سرعت بالادر سراسر دشت

کوه ها و تپه ها شروع به فرو ریختن به بلوک ها و شن های جداگانه خواهند کرد. درختانی که ریشه‌هایشان فقط به دلیل اصطکاک در زمین نگهداری می‌شود، شروع به ریشه‌کن کردن خود می‌کنند و در جستجوی پایین‌ترین نقطه می‌خزند. بله، یک تصویر وحشتناک در برابر چشمان ما ظاهر می شود: کوه ها، درختان، صخره های عظیم، و خود خاک می خزد، مخلوط می شود، تا زمانی که نقطه تعادل را پیدا کنند.

اگر نیروی اصطکاک ناپدید شود، سیاره ما تبدیل به یک توپ صاف می شود، که روی آن هیچ کوه، فرورفتگی، رودخانه، اقیانوس وجود نخواهد داشت - همه اینها شکسته می شود، بیرون می ریزد، مخلوط می شود و در یک توده سقوط می کند. و بادهای شدیدی که هرگز برای یک دقیقه فروکش نمی کنند، گرد و غبار را جمع کرده و بر روی سیاره حمل می کنند. زندگی در چنین شرایطی بعید است ...

بنابراین نمی توان از اصطکاک به عنوان یک پدیده فیزیکی مضر صحبت کرد. بله، اغلب کاهش اصطکاک به حداقل ضروری است، اما اغلب به حداکثر نیروهای اصطکاک ممکن نیز نیاز است، زیرا اصطکاک هم دشمن و هم دوست است.

اصطکاک همیشه مضر نیست. قابل توجه است، و گاهی اوقات اصطکاک به سادگی ضروری است.

مزایای اصطکاک - مثال ها

یک روز ماشینی با ریل های سه متری در کنار بزرگراه حرکت می کرد. ریل ها از درب عقب بدون پوشش بیرون زدند. از بیرون قابل توجه بود که کامیون به نحوی نامطمئن در حال حرکت است و از این طرف به آن طرف خمیازه می کشد که گویی راننده قادر به کنترل فرمان نیست. ماشین ناگهان روشن شد سمت چپجاده، راننده ترمز را فشار داد، ماشین صاف شد و به سمت راست برگشت. اما به محض اینکه راننده دوباره سرعت را افزایش داد، ماشین دوباره شروع به انحراف به راست و چپ کرد. راننده ترمز را گرفت، اما ظاهرا وقت نداشت و کامیون به یک گودال ختم شد. خندق کم عمق بود. تصادف جدی رخ نداد. راننده موتور خاموش را روشن کرد و به صورت معکوسبه بزرگراه رفت سپس ماشین را در کنار جاده متوقف کرد و شروع به نگاه کردن به اطراف کرد - چرا ماشین از فرمان اطاعت نکرد؟ او بررسی کرد فرمان- همه چیز خوب بود؛ رفتم محموله را بازرسی کنم... ناگهان در حالی که کاپشنم را انداختم، شروع کردم به مرتب کردن ریل ها. حدس زد چه خبر است. لرزش باعث شد ریل ها به عقب بروند و جلوی ماشین شروع به بالا رفتن کرد. کمی بیشتر - و ماشین شروع به عقب رفتن می کرد. چرخ های جلو چرخیدند و به سختی زمین را لمس کردند. با هر بار فشار، آنها به طور کامل کنترل خود را روی زمین از دست می دادند. اصطکاک بین چرخ های جلو و جاده ناچیز شده است. به همین دلیل ماشین کنترل خود را از دست داد. دلیلش معلوم شد عدم اصطکاک. اصطکاک اغلب نقش بسیار مهمی دارد نقش مهم، (جزئیات بیشتر: ). اگر لکوموتیو بخار اصطکاک کمی بین چرخ ها و ریل ها داشته باشد، چرخ ها شروع به لیز خوردن می کنند و لوکوموتیو قادر به حرکت قطار نخواهد بود. از روی عادت، راه رفتن سریع روی یک کف پارکت صاف و موم شده دشوار است - پاهای شما می لغزند و حمایت لازم را انجام نمی دهند.

جاده ماشین را می چرخاند

راننده با چرخاندن فرمان ماشین، چرخ های جلوی آن را مجبور به چرخش می کند. آنها دیگر در کنار جاده نمی ایستند، بلکه کمی در یک زاویه قرار دارند. خودرو بر اساس اینرسی، تمایل دارد به حرکت در همان جهت ادامه دهد، اما چرخ های جلو چرخیده اند و با مقاومت قابل توجهی از جاده مواجه می شوند. نیروی اصطکاک کل ماشین جاده را می پیچددر جهتی که راننده او را می چرخاند.

نیروی مقاومت در برابر آب

هواپیماها، کشتی های بخار و قایق های ساده نیز از اصطکاک و نیروی مقاومت در برابر آبیا زمانی که آنها نیاز به تغییر جهت حرکت خود دارند هوا می گیرند. به همین دلیل فرمان دارند. در حالی که قایق مستقیم حرکت می کند، سکان آن در جهت است و تقریباً با هیچ مقاومتی از سوی آب مواجه نمی شود: نهرها به راحتی در اطراف آن جریان دارند. اما به محض اینکه فرمان به طرفین می چرخد، جت های آب شروع به حرکت به سمت یکی از هواپیماهای آن می کنند - مقاومت قابل توجهی در برابر آب رخ می دهدو فشار آن سکان و همراه با آن سمت عقب قایق را در جهت مخالف چرخش سکان هل می دهد. کمان قایق در همان جهتی است که فرمان چرخانده می شود. در کشتی های بزرگ، نیروهای ایجاد شده از چرخاندن سکان به قدری زیاد است که فرد نمی تواند فرمان را در دستان خود نگه دارد. به کمک می آید موتور بخاریا موتور الکتریکی. در کشتی های بزرگ، ماشین های فرمان مخصوصی نصب می شوند که سکان را می چرخانند و در اینجا نیز فرد مزایای مختلف را ارزیابی می کند.

اگر سعی کنید یک کمد سنگین پر از چیزها را جابجا کنید، به نحوی بلافاصله مشخص می شود که همه چیز چندان ساده نیست و چیزی به وضوح در دلیل خوب نظم دادن به چیزها دخالت می کند.

و مانع حرکت چیزی بیش از این نخواهد بود کار نیروی اصطکاک، که در درس فیزیک پایه هفتم تحصیل می شود.

در هر مرحله با اصطکاک مواجه می شویم. به معنای واقعی کلمه. درست تر است که بگوییم بدون اصطکاک حتی نمی توانیم قدمی برداریم، زیرا این نیروهای اصطکاک هستند که پاهای ما را روی سطح نگه می دارند.

هر یک از ما می دانیم که راه رفتن روی یک سطح بسیار لغزنده چیست - روی یخ، اگر اصلاً بتوان این روند را راه رفتن نامید. یعنی فوراً مزایای آشکار نیروی اصطکاک را می بینیم. با این حال، قبل از صحبت در مورد فواید یا مضرات نیروهای اصطکاک، اجازه دهید ابتدا در نظر بگیریم که نیروی اصطکاک در فیزیک چیست.

نیروی اصطکاک در فیزیک و انواع آن

فعل و انفعالی که در نقطه تماس دو جسم رخ می دهد و از آنها جلوگیری می کند حرکت نسبی، اصطکاک نامیده می شود. و نیرویی که این برهمکنش را مشخص می کند، نیروی اصطکاک نامیده می شود.

سه نوع اصطکاک وجود دارد:اصطکاک لغزشی، اصطکاک استاتیک و اصطکاک غلتشی.

اصطکاک استاتیک

در مورد ما، وقتی می‌خواستیم کابینت را جابجا کنیم، هیف می‌کردیم، هل می‌دادیم و سرخ می‌شدیم، اما کابینت را یک اینچ تکان نمی‌دادیم. چه چیزی کابینت را سر جای خود نگه می دارد؟ نیروی اصطکاک استاتیک. حالا یک مثال دیگر: اگر دستمان را روی یک دفترچه بگذاریم و آن را در امتداد میز حرکت دهیم، دفترچه یادداشت هم همراه با دست ما حرکت می کند که توسط همان نیروی اصطکاک ساکن نگه داشته می شود.

اصطکاک استاتیکمیخ های خورده شده به دیوار را نگه می دارد، از باز شدن خود به خود بند کفش ها جلوگیری می کند و همچنین کمدمان را در جای خود نگه می دارد تا به طور تصادفی با تکیه دادن شانه های خود به آن گربه محبوبمان را که ناگهان دراز کشیده تا در آرامش بخوابد، نخوریم. و سکوت بین کمد و دیوار.

اصطکاک لغزشی

بیایید به گنجه ضرب المثل خود برگردیم. بالاخره متوجه شدیم که نمی‌توانیم به تنهایی آن را جابه‌جا کنیم و از همسایه‌ها کمک خواستیم. در پایان، پس از خاراندن تمام زمین، عرق کردن، ترساندن گربه، اما باز هم وسایل را از کمد تخلیه نکردیم، آن را به گوشه دیگری منتقل کردیم.

جز ابرهای گرد و غبار و تکه دیواری که با کاغذ دیواری پوشانده نشده بود، چه یافتیم؟ اینکه وقتی نیرویی بیش از نیروی اصطکاک استاتیک اعمال می‌کردیم، کابینت نه تنها از جای خود حرکت می‌کرد، بلکه (البته با کمک ما) به حرکت خود ادامه داد، تا جایی که ما نیاز داشتیم. و تلاشی که باید برای جابجایی آن صرف می شد تقریباً در تمام طول سفر یکسان بود.

که در در این موردبا ما تداخل کرد نیروی اصطکاک لغزشی. نیروی اصطکاک لغزشی مانند نیروی اصطکاک ساکن در جهت مخالف نیروی اعمالی هدایت می شود.

اصطکاک نورد

در حالتی که جسمی روی سطحی نمی لغزد، بلکه می غلتد، اصطکاک ایجاد شده در نقطه تماس را اصطکاک غلتشی می نامند. چرخ غلتک کمی به جاده فشرده می شود و یک دست انداز کوچک در جلوی آن ایجاد می شود که باید بر آن غلبه کرد. این همان چیزی است که باعث اصطکاک غلتشی می شود.

هر چه جاده سخت تر باشد، اصطکاک غلتش کمتر است. به همین دلیل است که رانندگی در بزرگراه بسیار آسان تر از رانندگی در شن و ماسه است. در اکثریت قریب به اتفاق موارد، اصطکاک غلتشی به طور قابل توجهی کمتر از اصطکاک لغزشی است. به همین دلیل است که چرخ ها، بلبرینگ ها و غیره به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.

علل نیروهای اصطکاک

اولینزبری سطح است. این به خوبی با استفاده از مثال تخته های کف یا سطح زمین قابل درک است. در مورد سطوح صاف تر، به عنوان مثال، یخ یا سقف پوشیده شده با ورقه های فلزی، زبری تقریباً نامرئی است، اما این بدان معنا نیست که آنها وجود ندارند. این ناهمواری ها و بی نظمی ها به یکدیگر می چسبند و در حرکت اختلال ایجاد می کنند.

دلیل دومیک جاذبه بین مولکولی است که در نقاط تماس اجسام مالشی عمل می کند. با این حال، دلیل دوم عمدتاً فقط در مورد بدنه های بسیار خوب صیقلی ظاهر می شود. اساساً ما با اولین عامل نیروهای اصطکاک روبرو هستیم. و در این حالت برای کاهش نیروی اصطکاک اغلب از روان کننده استفاده می شود.

لایه‌ای از روان‌کننده، اغلب مایع، سطوح مالش را جدا می‌کند و لایه‌های مایع روی یکدیگر ساییده می‌شوند که نیروی اصطکاک در آن چندین برابر کمتر است.

انشا با موضوع "نیروی اصطکاک"

در درس فیزیک پایه هفتم به دانش آموزان مدرسه داده می شود تکلیف نوشتن انشا با موضوع "نیروی اصطکاک".نمونه ای از مقاله در مورد این موضوع چیزی شبیه به این خواهد بود:

«فرض کنید تصمیم گرفتیم در تعطیلات با قطار به دیدن مادربزرگ خود برویم. و آنها نمی دانند که در این زمان، ناگهان، بدون هیچ دلیلی، نیروی اصطکاک ناپدید شد. ما از خواب بیدار می شویم، از رختخواب خارج می شویم و زمین می خوریم، زیرا هیچ نیروی اصطکاک بین کف و پاها وجود ندارد.

ما شروع به پوشیدن کفش‌هایمان می‌کنیم و نمی‌توانیم بند‌هایی را که به دلیل عدم اصطکاک محکم نمی‌شوند، ببندیم. پله ها به طور کلی دشوار هستند، آسانسور کار نمی کند - مدت زیادی است که در زیرزمین بوده است. پس از شمردن مطلق تمام مراحل با دنبالچه ام و به نحوی خزیدن به ایستگاه، متوجه یک مشکل جدید شدیم: حتی یک اتوبوس در ایستگاه توقف نکرد.

ما به طور معجزه آسایی سوار قطار شدیم، فکر کردیم چقدر زیبا است - اینجا خوب است، سوخت کمتری مصرف می شود، زیرا تلفات اصطکاک به صفر می رسد، سریعتر به آنجا خواهیم رسید. اما مشکل اینجاست: هیچ نیروی اصطکاک بین چرخ‌ها و ریل‌ها وجود ندارد، و بنابراین، چیزی برای حرکت قطار وجود ندارد! بنابراین، به طور کلی، رفتن پیش مادربزرگ بدون نیروی اصطکاک سرنوشتی نیست.

فواید و مضرات اصطکاک

البته این یک فانتزی است و پر از ساده سازی های غزلی است. در زندگی همه چیز کمی متفاوت است. اما در واقع علیرغم وجود معایب آشکار نیروی اصطکاک که مشکلات متعددی را برای ما در زندگی ایجاد می کند، بدیهی است که بدون وجود نیروهای اصطکاک، مشکلات بسیار بیشتر خواهد بود. بنابراین باید هم در مورد مضرات نیروهای اصطکاک و هم از فواید نیروهای اصطکاک مشابه صحبت کنیم.

نمونه هایی از جنبه های مفید نیروهای اصطکاکمی‌توان گفت که می‌توانیم روی زمین راه برویم، لباس‌هایمان از هم نپاشد، زیرا نخ‌های پارچه به لطف همان نیروهای اصطکاک در جای خود ثابت می‌شوند، که با ریختن ماسه در جاده یخی، کشش را به ترتیب بهبود می‌بخشیم. برای جلوگیری از تصادف

خوب و آسیب ناشی از نیروهای اصطکاکمشکل جابجایی است بارهای بزرگ، مشکل ساییدگی سطوح مالشی و همچنین عدم امکان ایجاد دستگاه حرکت دائمی، زیرا به دلیل اصطکاک ، هر حرکتی دیر یا زود متوقف می شود و مستلزم تأثیر خارجی ثابت است.

مردم یاد گرفته اند سازگار شوند و کاهش یا افزایش نیروهای اصطکاک، بسته به نیاز اینها عبارتند از چرخ، روغن کاری، تیز کردن و موارد دیگر. مثال های زیادی وجود دارد و واضح است که نمی توان به صراحت گفت: اصطکاک خوب است یا بد. اما وجود دارد و وظیفه ما این است که یاد بگیریم چگونه از آن به نفع انسان استفاده کنیم.

برای مطالعات خود به کمک نیاز دارید؟

موضوع قبلی: رابطه بین گرانش و جرم بدن: یک دینامومتر.
موضوع بعدی: اصطکاک در طبیعت، زندگی روزمره و تکنولوژی: حتی نمونه های بیشتر