Už počas školských rokov, v siedmom či ôsmom ročníku, sa každý zoznámi s novým pojmom dynamickej fyziky – trenia. Mnohí však po dozretí zabudnú, čo je to trenie a ako táto sila funguje. Pokúsme sa pochopiť túto tému.
Definícia pojmu
Trenie je jav, ktorý má nasledujúci význam: keď sa dve telesá dostanú do vzájomného kontaktu, v mieste ich dotyku sa vytvorí špeciálna interakcia, ktorá bráni telesám pokračovať vo vzájomnom pohybe. Je zrejmé, že je možné vypočítať hodnotu interakcie týchto telies. Sila trenia kvantitatívne charakterizuje túto interakciu. Ak medzi tuhými telesami dochádza k treniu (napríklad interakcia knihy s policou alebo jablka so stolom), potom sa táto interakcia nazýva suché trenie.
Treba si uvedomiť, že trenie je sila, ktorá má elektromagnetickú povahu. To znamená, že príčinou tejto sily je interakcia medzi časticami, ktoré tvoria to či ono teleso.
Čo je trenie?
Vďaka rôznorodosti položiek, ktoré v našom svete existujú, môžeteurčiť, že každý z nich má svoju vlastnú štruktúru a má individuálne vlastnosti. To znamená, že interakcia medzi rôznymi položkami bude odlišná. Pre správne pochopenie podstaty a kompetentného riešenia mnohých problémov vo fyzike je obvyklé podmienečne oddeliť tri typy trenia. Poďme teda analyzovať každý zvlášť:
- Prvé trenie je statické trenie, ku ktorému dochádza, keď nedochádza k vzájomnému pohybu dvoch telies. Jeho príklady môžeme vidieť všade, pretože sila generovaná týmto trením udržuje predmety v rovnováhe. Napríklad tovar na pohyblivom dopravnom páse, klinec zarazený do steny alebo osoba stojaca na podlahe.
- Klzné trenie je podmienečne druhé trenie. Hodnota kĺzania je definovaná nasledovne: keď na teleso v rovnováhe pôsobí sila, ktorá je väčšia ako statická trecia sila, začne pôsobiť kĺzavá trecia sila a teleso sa pohne.
- A nakoniec valivé trenie, ktoré vysvetľuje interakciu dvoch telies, z ktorých jedno sa valí po povrchu druhého. Rozdiel vo valivom a klznom trení je vysvetlený skutočnosťou, že pri akomkoľvek pohybe sa oblasti tela posúvajú po dĺžke kontaktnej plochy a namiesto prerušených medzimolekulových väzieb sa vytvárajú nové. A v prípade, keď sa koleso odvaľuje bez skĺznutia, molekulárne väzby sa pri zdvíhaní častí kolesa rozbijú oveľa rýchlejšie ako pri kĺzaní. Ukazuje sa, že valivá trecia sila je menšia ako klzná sila.
Kde a ako možno použiť trenie?
Trenie jenenahraditeľný fenomén, bez ktorého by sme nemohli robiť elementárne veci: chodiť, sedieť, či jednoducho držať predmety v rukách. Preto nepodceňujte dôležitosť trenia. Ako povedal francúzsky fyzik Guillaume: „Ak by neexistovalo žiadne trenie, naša Zem by bola bez jedinej drsnosti, bola by ako kvapka tekutiny.“
Asi najlepším príkladom, ktorý najpresnejšie charakterizuje trenie, je činnosť kolesa. Už v staroveku sa zistilo, že sily valivého trenia sú oveľa menšie ako sily klzného trenia. Boli to nepopierateľné výhody valivého trenia, ktoré spôsobilo, že ľudia pri premiestňovaní ťažkých a objemných bremien ukladali polená alebo valce. Postupom času ľudia zdokonaľovali svoje vedomosti o úžasných vlastnostiach valivého trenia, pozorovali pohyb predmetov pod vplyvom trecích síl a nakoniec vynašli koleso! V modernom svete je nemožné si predstaviť život bez týchto nenahraditeľných častí, pretože kolesá sú druhým "motorom" akejkoľvek dopravy!
Ako vypočítať hodnotu trecej sily?
Ako každá iná sila aj trecia sila má celočíselné hodnoty. Aby bolo možné presne určiť, aká sila je potrebná na pohyb alebo iné druhy práce, je potrebné vypočítať statickú treciu silu. Inžinieri to zvyčajne robia, keď napríklad stavajú továrne alebo vymýšľajú nové zariadenia. Aj bežní školáci však čelia určitým úlohám, pri ktorých je potrebné vypočítať treciu silu. Aby som to teda spočítalhodnotu, stačí použiť jednoduchý vzorec: Ffriction=KN, kde k je koeficient trenia. Hodnota všetkých koeficientov vždy závisí od povrchu predmetu, na ktorom sa teleso pohybuje alebo interaguje. "N" v našom vzorci znamená reakčnú silu podpery na tele. Závisí to predovšetkým od hmotnosti tela, ktoré je v kontakte s povrchom podpery.
Vypočítajte hodnotu sily v úlohe
Predpokladajme, že teleso s hmotnosťou m=3 kg je na vodorovnej doske. Koeficient trenia medzi drevenou doskou a korpusom je 0,3 Ako zistíme hodnotu trecej sily? Je to veľmi jednoduché, všetko, čo musíte urobiť, je zapojiť naše hodnoty do vzorca. Len treba počítať s tým, že N sa v tomto prípade rovná hmotnosti tela (podľa 3. Newtonovho zákona). Požadovaná sila je teda (mg)k=(3 kg10 m/s2)0, 3=9 H.
