Trenie je sila, ktorá bráni pohybu objektu. Na zastavenie pohybujúceho sa objektu musí sila pôsobiť v opačnom smere ako je smer pohybu. Napríklad, ak stlačíte loptu ležiacu na podlahe, pohne sa. Sila tlaku ho presunie na iné miesto. Lopta sa postupne spomaľuje a prestáva sa pohybovať. Sila, ktorá bráni pohybu objektu, sa nazýva trenie. V prírode a v technike existuje obrovské množstvo príkladov použitia tejto sily.
Typy trenia
Existujú rôzne typy trenia:
Čep korčule pohybujúci sa po ľade je príkladom pošmyknutia. Keď sa korčuliar pohybuje po klzisku, spodná časť korčúľ sa dotýka podlahy. Zdrojom trenia je kontakt medzi povrchom čepele a ľadom. Určuje hmotnosť predmetu a typ povrchu, po ktorom sa pohybujeveľkosť sklzu (trenie) medzi dvoma predmetmi. Ťažký predmet vyvíja väčší tlak na povrch, po ktorom sa kĺže, takže dôjde k väčšiemu klznému treniu. Pretože trenie je spôsobené príťažlivými silami medzi povrchmi predmetov, veľkosť trenia závisí od materiálov dvoch interagujúcich predmetov. Skúste sa korčuľovať na hladkom jazere a zistíte, že je to oveľa jednoduchšie ako korčuľovanie na drsnej štrkovej ceste
- Kľudové trenie (kohézia) - sila, ktorá vzniká medzi 2 dotýkajúcimi sa telesami a zabraňuje vzniku pohybu. Ak chcete napríklad presunúť skriňu, zatĺcť klinec alebo zaviazať šnúrky na topánkach, musíte prekonať silu priľnavosti. Existuje mnoho podobných príkladov trenia v prírode a technológii.
- Keď jazdíte na bicykli, kontakt medzi kolesom a vozovkou je príkladom valivého trenia. Keď sa predmet valí po povrchu, sila potrebná na prekonanie valivého trenia je oveľa menšia ako sila potrebná na prekonanie kĺzania.
Kinetické trenie
Keď ste knihu zatlačili na stôl a ona sa posunula o určitú vzdialenosť, zaznamenala trenie pohybujúcich sa predmetov. Táto sila je známa ako kinetická trecia sila. Pôsobí na jeden povrch druhého, keď sa dva povrchy o seba trú, pretože sa jeden alebo oba povrchy pohybujú. Ak na prvú knihu položíte ďalšie knihy, aby ste zvýšili normálovú silu, kinetická trecia sila budezvýšiť.
Existuje nasledujúci vzorec: Ffriction=ΜFn. Sila kinetického trenia sa rovná súčinu koeficientu kinetického trenia a normálovej sily. Medzi týmito dvoma silami existuje lineárny vzťah. Koeficient kinetického trenia dáva do vzťahu treciu silu a normálovú silu. Keďže je to sila, jednotka na jej meranie je Newton.
Statické trenie
Predstavte si, že sa snažíte posunúť pohovku po podlahe. Stlačíte ho malou silou, no nepohne sa. Statická trecia sila pôsobí ako odozva na silu, v snahe spôsobiť pohyb stacionárneho objektu. Ak na predmet takáto sila nepôsobí, je statická trecia sila nulová. Ak existuje sila, ktorá sa snaží vyvolať pohyb, potom sa druhá sila zvýši na svoju maximálnu hodnotu, kým ju prekoná, a pohyb začne.
Vzorec pre toto zobrazenie: Ffriction=ΜsFn. Statická trecia sila je menšia alebo rovná súčinu statického koeficientu trenia Μ (s) a normálovej sily F (n). V príklade pohovky maximálna statická trecia sila vyrovnáva silu osoby, ktorá na ňu tlačí, kým sa pohovka nezačne pohybovať.
Meranie koeficientov trenia
Čo určuje silu trenia? V prírode a technike zohrávajú určitú úlohu materiály, z ktorých sú povrchy vyrobené. Predstavte si napríklad, že sa pokúšate hrať basketbal a máte na sebe ponožky namiesto športovej obuvi. Môževýrazne zhoršiť vaše šance na výhru. Topánka pomáha poskytnúť silu potrebnú na brzdenie a rýchlu zmenu smeru pri behu po povrchu. Medzi vašimi topánkami a basketbalovým ihriskom je väčšie trenie ako medzi ponožkami a leštenou drevenou podlahou.
Rôzne koeficienty ukazujú, ako ľahko sa môže jeden objekt posúvať po druhom. Ich presné merania sú dosť citlivé na podmienky povrchu a sú určené experimentálne. Mokré povrchy sa správajú úplne inak ako suché povrchy.
Fyzika: sila trenia v prírode a technológii
Po celý čas zažívate trenie a mali by ste byť radi, že je to možné. Práve táto sila pomáha udržať nehybné predmety na mieste a človek pri chôdzi nespadne. čo je trenie? V prírode a technike sa príklady dajú nájsť na každom kroku. Možno si to neuvedomujete, ale túto silu už veľmi dobre poznáte. Vyskytuje sa v opačnom smere pohybu, a preto je to sila, ktorá ovplyvňuje pohyb predmetov.
Keď posúvate krabicu po podlahe, trenie pôsobí proti krabici v opačnom smere ako krabica. Keď kráčate dolu z hory, trenie pôsobí proti vášmu pohybu nadol. Keď v aute použijete brzdy a chvíľu sa pohybujete, trenie pôsobí proti smeru šmýkania, čo nakoniec pomáha zastaviť šmyk úplne.
Keď sa dva objekty o seba „drrú“, nastavia sa silypríťažlivosť medzi molekulami predmetov, čo spôsobuje trenie. V prírode a technike sa môže vyskytovať medzi takmer akýmikoľvek fázami hmoty – pevnými látkami, kvapalinami a plynmi. Trenie sa vyskytuje medzi dvoma predmetmi, ako je krabica a podlaha, ale môže sa vyskytnúť aj medzi rybami a vodou, v ktorej plávajú, a predmetmi padajúcimi do vzduchu. Trenie spôsobené vzduchom má špeciálny názov: odpor vzduchu.
Úloha trenia v prírode, technológii, živote
Trenie je neoddeliteľnou súčasťou ľudskej skúsenosti. Na chôdzu, státie, prácu a jazdu potrebujeme trakciu. Zároveň potrebujeme energiu na prekonanie odporu voči pohybu, takže príliš veľké trenie si vyžaduje prebytočnú energiu na prácu, čo vedie k neefektívnosti. V 21. storočí ľudstvo čelí dvojitým výzvam nedostatku energie a globálneho otepľovania v dôsledku spaľovania fosílnych palív. Schopnosť kontrolovať trenie sa teda v dnešnom svete stala najvyššou prioritou. Mnohým však stále chýba pochopenie základnej podstaty trenia.
Trenie v prírode a technológii (fyzike) bolo vždy predmetom zvedavosti. Intenzívne štúdium pôvodu tejto sily sa začalo v 16. storočí po priekopníckej práci Leonarda da Vinciho. Pokrok v chápaní jeho podstaty je však pomalý, brzdený nedostatkom prístroja na presné meranie. Dômyselné experimenty, ktoré vykonal vedec Coulomb a iní, poskytli dôležité informácie na položenie základov porozumenia. Začiatok koncom 19. storočia a začiatkom 19. storočiaV roku 1900 sa objavili parné stroje, lokomotívy a potom lietadlá. Prieskum vesmíru si tiež vyžaduje jasné pochopenie trenia a schopnosť ho ovládať.
Významný pokrok v tom, ako aplikovať a kontrolovať trenie v prírodných technológiách v každodennom živote, sa dosiahol prostredníctvom pokusov a omylov. Na začiatku 21. storočia sa vďaka použitiu nanotechnológií objavila nová dimenzia trenia v nanorozmere. Ľudské chápanie atómového a molekulárneho trenia sa rýchlo rozširuje. V súčasnosti si energetická efektívnosť a výroba obnoviteľnej energie vyžadujú okamžitú pozornosť, pretože veda sa snaží znížiť emisie uhlíka. Schopnosť kontrolovať trenie sa stáva dôležitým krokom pri hľadaní udržateľných technológií. To je ukazovateľ energetickej účinnosti. Ak je možné znížiť zbytočné straty energie a zvýšiť súčasnú energetickú účinnosť, poskytne to čas na vývoj alternatívnych zdrojov energie.
Príklady trenia v živote
Trenie je sila, ktorá je odporová. Bráni pohybu iného objektu pôsobením určitej sily. Ale odkiaľ pochádza táto sila? Po prvé, stojí za to začať o tom uvažovať z molekulárnej úrovne. Trenie, ktoré vidíme v každodennom živote, môže byť spôsobené drsnosťou povrchu. To je to, čo vedci dlho považovali za hlavný dôvod jeho vzhľadu.
Najjednoduchšie príklady trenia v prírode a technológii sú tieto:
- Pri chôdzi sila trenia, ktoráovplyvňuje chodidlo, dáva nám príležitosť posunúť sa vpred.
- Rebrík opretý o stenu nespadne na podlahu.
- Ľudia si zaväzujú šnúrky na topánkach.
- Bez sily trenia by autá nemohli jazdiť nielen do kopca, ale ani po rovnej ceste.
- V prírode pomáha zvieratám liezť na stromy.
Takýchto bodov je veľa, sú aj prípady, keď táto sila môže naopak prekážať. Napríklad na zníženie trenia dostávajú ryby špeciálne mazivo, vďaka ktorému sa spolu s aerodynamickým tvarom tela môžu vo vode hladko pohybovať.
