Akýkoľvek pohyb v prírode a technológii, ktorý zahŕňa fyzický kontakt medzi pevnými telesami, je sprevádzaný trením. V tomto článku uvedieme príklady trecej sily a ukážeme, v ktorých prípadoch hrá užitočnú úlohu a v ktorých je nežiaduca.
Aké sú typy trenia medzi pevnými látkami
V tomto článku sa budeme zaoberať iba príkladmi trecích síl, ktoré pôsobia medzi pevnými predmetmi, ktoré sú vo vzájomnom fyzickom kontakte.
Jedným z dôležitých typov trenia je statické trenie. Už na základe samotného názvu sa dá predpokladať, že sa prejavuje, keď jedno teleso spočíva na povrchu druhého. Každý vie, že na premiestnenie ťažkého predmetu z jeho miesta je potrebné vyvinúť určitú vonkajšiu silu smerujúcu pozdĺž dotykovej plochy tohto predmetu a povrchu, na ktorom stojí. Proti tejto sile pôsobí statická trecia sila. Pôsobí medzi styčnými plochami telies. Trenie pokoja vzniká v dôsledku prítomnosti drsnosti na dotykových povrchoch, bez ohľadu na to, akoneboli hladké.
Druhým typom trenia, na ktorý sa pozrieme, je klzné trenie. Vzniká aj vďaka spomínanej drsnosti, keď sa telesá začnú voči sebe pohybovať posúvaním. Smer a miesto pôsobenia klznej trecej sily sú presne rovnaké ako pri statickom trení. Jediný rozdiel medzi týmito silami je ten, že posuvná sila je vždy menšia ako pokojová.
Tretím typom trenia, ktorý hrá v technológii o nič menšiu úlohu ako prvé dva, je valivé trenie. Ako už názov napovedá, objaví sa, keď sa jedno telo valí po povrchu druhého. Príčina valivého trenia spočíva v hysteréze deformácie, ktorá vedie k „rozptýleniu“kinetickej energie valivého telesa. V mnohých praktických prípadoch je táto trecia sila 10-100-krát alebo viackrát menšia ako uvažované predchádzajúce typy trenia.
Všetky typy trecích síl sú priamo úmerné reakčnej sile podpory, ktorou táto pôsobí na príslušné teleso.
Poškodenie a prínos statickej trecej sily: príklady
Zo všetkých menovaných typov trenia je možno statické trenie „najneškodnejšie“. Faktom je, že v praxi takmer vždy zohráva užitočnú úlohu. Jeho jediným negatívnym bodom je, že je väčšie ako klzné trenie. Posledný fakt znamená, že na akýkoľvek začiatok pohybu je potrebné vynaložiť veľké úsilie. Ak chcete napríklad začať lyžovať na snehu, musíte ich najprv doslova „odtrhnúť“od povrchu snehu.
Existuje veľa príkladovpoužitie statickej trecej sily. Poďme si ich vymenovať:
- Klince a skrutky, ktoré pevne držia dve pevné telá z dreva, plastu a kovu pohromade, plnia svoju funkciu pôsobením príslušnej sily.
- Chôdza s človekom, jazda autom po cestách je spôsobená tým, že statické trenie je väčšie ako klzné trenie. Inak by sme sa ťažko pohybovali, ľudia a vozidlá by sa šmýkali na jednom mieste.
- Všetky telesá, ktoré spočívajú na naklonených povrchoch, sú spôsobené pôsobením statického trenia. Ak by toto neexistovalo, nebolo by možné zatiahnuť ručnú brzdu na aute na svahu alebo akýkoľvek predmet z domácnosti na stôl, ktorý má mierny sklon k horizontu.
Klzné trenie a jeho výhody
Na rozdiel od statického trenia, ktoré hrá v ľudskom živote predovšetkým pozitívnu úlohu, je klzné trenie zvyčajne škodlivou silou. Možno však uviesť dva príklady užitočnej klznej trecej sily:
- Keďže klzné trenie vedie k zahrievaniu povrchu predmetov (prirodzený a najjednoduchší spôsob premeny mechanickej energie na teplo), tento efekt možno využiť na zvýšenie teploty telies. Takže v dávnych dobách naši predkovia zakladali oheň pomocou posuvného trenia.
- Keď chce vodič zastaviť vozidlo, stlačí brzdový pedál. V tomto prípade sa brzdové kotúče posúvajú vo vnútri ráfika kolesa a spomaľujú jeho otáčanie.
Poškodzujúce klzné trenie
Príkladom pôsobenia kĺzavého trenia je pohyb skrine po podlahe, keď ju chceme v miestnosti prestavať, kĺzanie lyžiara a korčuliara, preklzávanie kolies auta, keď sú zablokované alebo pri jazde na klzkej vozovke skĺznutie medzi trecími časťami mechanizmov rôznych strojov.
Vo všetkých týchto prípadoch hrá klzné trenie škodlivú úlohu. Tieto príklady poškodenia klzného trenia sú spôsobené tým, že bráni mechanickému pohybu a „požiera“určité množstvo kinetickej energie (lyže, korčule, pohyblivé časti strojov). Okrem toho premena mechanickej energie na tepelnú vedie k zahrievaniu trecích častí. Zvýšenie ich teploty vedie k zmene mikroskopickej štruktúry, čo porušuje vlastnosti materiálov. Nakoniec, uvedené príklady klznej trecej sily vedú k opotrebovaniu trecích plôch, vzniku nežiaducich drážok na nich a stenčeniu.
Valivé trenie a jeho poškodenie a prínos
Ak sa zamyslíme nad otázkou užitočnosti valivej trecej sily, ukáže sa, že vôbec neexistuje. Valivé trenie totiž vždy bráni mechanickému otáčaniu, vedie k opotrebovaniu pracovných častí a k ich nežiaducemu zahrievaniu. Napriek tomu je fenomén valenia široko používaný v strojárstve (ložiská, kolesá vozidiel). To sa vysvetľuje skutočnosťou, že valivá trecia sila je oveľa menšia ako podobná posuvná sila, čo znižuje jej rozsah o rády.škodlivý vplyv.
Zvýšenie a zníženie trecích síl
Ako sme videli vyššie v príkladoch, statické a klzné trecie sily sú niekedy užitočné a niekedy škodlivé. V tomto smere ľudstvo už dlho používa metódy na zmenu mierky trenia, a to ako v smere zvyšovania zodpovedajúcej sily, tak v smere jej znižovania.
Skvelými príkladmi, ako zvýšiť silu trenia, je kropenie ľadu na cestách pieskom a soľou. V dôsledku týchto účinkov dochádza k zvýšeniu drsnosti povrchu ľadu a v dôsledku toho k zvýšeniu síl statického a klzného trenia.
Ďalším spôsobom, ako zvýšiť príslušné sily, je použitie špeciálnych povrchov. Pozoruhodným príkladom je povrch zimnej pneumatiky automobilu, ktorý sa vyznačuje hlbokým dezénom a prítomnosťou kovových hrotov.
Pri lyžovaní, ako aj pri otáčaní ložísk rôznych mechanizmov, zohráva negatívnu úlohu trenie. Na jej zníženie sa používajú špeciálne lubrikanty, zvyčajne na báze tukov (vosk, litol).
