Koeficijent trenja i situacije u kojima se pojavljuje

Koliki je koeficijent trenja u fizici i s čime je povezan? Kako se ta vrijednost izračunava? Koliki je koeficijent trenja jednak? Na ova i neka druga pitanja na koja se glavna tema dotiče tijekom članka dat ćemo odgovore. Razmotrimo, dakako, konkretne primjere u kojima se suočavamo s pojavom u kojoj se pojavljuje koeficijent trenja.

Što je trenje?

Trenje je jedna od vrsta interakcija koje se događaju između materijalnih tijela. Postoji proces trenja između dva tijela kada dođu u dodir s jednom ili drugom površinom. Kao i mnoge druge vrste interakcija, trenje postoji samo s okom na Newtonov treći zakon. Kako to funkcionira u praksi? Uzmite dva apsolutno sva tijela. Neka to budu dvije drvene šipke srednje veličine.

Počinjemo ih provoditi jedan pored drugoga, provodeći kontakt na područjima. Primijetit ćete da će njihovo pomicanje međusobno postajati znatno teže nego samo njihovo pomicanje u zrak. Ovdje koeficijent trenja počinje igrati svoju ulogu. U ovom slučaju možemo apsolutno mirno reći da se sila trenja može opisati Newtonovim trećim zakonom: ona se primjenjuje na prvo tijelo, numerički će biti jednaka (modulo, kako to voli reći u fizici) na istu silu trenja primijenjenu na drugo tijelo , Ali ne zaboravimo da u trećem zakonu Newtona postoji minus, koji kaže da su sile, iako jednake veličine, usmjerene u različitim smjerovima. Stoga je sila trenja vektorska.

Priroda trenja

Kao elastična trenje sile ima elektromagnetsku prirodu. Što uzrokuje njegovo pojavljivanje? Stvar je u tome da atomi i molekule tijela koja prolaze kroz kontakt počnu međusobno djelovati.

Sila suhog trenja

To je sila koja se javlja kada dvije ili više krutina dođu u kontakt. Istovremeno, odsustvo plinovitog i tekućeg sloja između tih tijela će biti preduvjet. Sila suhog trenja u svim slučajevima usmjerena je uzduž tangentne linije uvučene u susjedna područja.

Jedna od varijanti ovog procesa - trenje mira. To se događa čak i ako se tijela odmaraju jedno prema drugom. Takvo trenje definirano je kao veličina sile koja se primjenjuje izvana. U tom slučaju sila mora biti usmjerena u suprotnom smjeru.

Sila trenja ograničenja

Odgovarajuća sila uvijek ima neku maksimalnu (graničnu) vrijednost. Ako vanjska sila postane još veća po veličini i, u konačnici, prelazi tu maksimalnu vrijednost, moći ćemo promatrati klizanje između tijela. To jest, tijelo će se pokrenuti. Ovaj fenomen može se također povezati s Newtonovim drugim zakonom, koji govori o zbroju snaga, njihovoj kompenzaciji i, kao rezultat svega toga, ravnomjerno ubrzano kretanje Tijelo.

Klizna sila trenja

Ranije je rečeno da ako vanjska sila prelazi određenu maksimalnu vrijednost koja je dopuštena za odgovarajući sustav, tijela koja ulaze u takav sustav će se pomicati jedan prema drugome. Hoće li se jedno ili dva tijela pomaknuti, ili više - sve to nije važno. Važno je da u ovom slučaju postoji klizna sila trenja. Ako govorimo o njegovom smjeru, onda je ona usmjerena na stranu koja je suprotna smjeru klizanja (ili kretanja). To ovisi o relativnoj brzini tijela. Ali to je ako idete u sve vrste fizičkih nijansi.

Treba napomenuti da se u većini slučajeva smatra sila trenja klizanja neovisna o brzini jednog tijela u odnosu na drugu. Također se ne odnosi na maksimalnu vrijednost sile trenja mirovanja. Velik broj fizičkih problema rješava se upravo primjenom sličnog modela ponašanja, koji omogućuje značajno pojednostavljenje procesa rješavanja.

Koliki je koeficijent trenja klizanja?

To nije ništa drugo nego koeficijent proporcionalnosti, koji je prisutan u formuli koja opisuje proces primjene trenja na određeno tijelo. Koeficijent je bezdimenzijska veličina. Drugim riječima, izražava se isključivo brojevima. Ne mjeri se u kilogramima, metrima ili nečemu drugom. U gotovo svim slučajevima koeficijent trenja je brojčano manji od jedan.

O čemu ovisi?

Koeficijent kliznog trenja ovisi o dva faktora: o materijalu od kojeg su napravljena tijela za kontakt, te o tome kako se njihova površina tretira. Može biti reljefno, glatko i na nju se može nanijeti neka posebna tvar koja će ili smanjiti ili povećati trenje.

Kako je usmjerena sila trenja?

Ona je usmjerena na stranu koja je suprotna smjeru kretanja dvaju ili više kontaktnih tijela. Smjerni vektor se primjenjuje tangencijalno.

Ako dođe do kontakta između krutine i tekućine

U slučaju da krutina dođe u kontakt s tekućinom (ili određenom količinom plina), može se govoriti o nastanku sile tzv. Viskoznog trenja. To će, naravno, biti brojčano znatno manje od sile suhog trenja. No, njezin je smjer (vektor djelovanja) isti. U slučaju viskoznog trenja, nema potrebe govoriti o miru.

Odgovarajuća sila povezana je s brzinom tijela. Ako je brzina mala, tada će sila biti proporcionalna brzini. Ako je visoka, tada će biti proporcionalna kvadratu brzine. Koeficijent proporcionalnosti će biti neraskidivo povezan s oblikom tijela između kojih dolazi do kontakta.

Ostali slučajevi sile trenja

Taj se proces odvija kada se tijelo kotrlja. Ali u problemima se obično zanemaruju, jer je sila trenja valjanja vrlo, vrlo mala. To, zapravo, pojednostavljuje proces rješavanja odgovarajućih problema, iako zadržava dovoljan stupanj točnosti konačnog odgovora.

Unutarnje trenje

Taj se proces u fizici naziva i alternativnom riječi "viskoznost". Zapravo, to je grana fenomena prijenosa. Taj je proces svojstven fluidnim tijelima. Ne govorimo samo o tekućinama, već io plinovitim tvarima. Svojstvo viskoznosti je osigurati otpor pri prijenosu jednog dijela tvari u odnosu na drugi. U tom slučaju logički se obavlja rad potreban za pomicanje čestica. Ali on se raspršuje u okolnom prostoru kao toplina.

Predložen je zakon koji određuje silu viskoznog trenja Isaac Newton. To se dogodilo 1687. Zakon još uvijek nosi ime velikog znanstvenika. No sve je to samo u teoriji, a eksperimentalna potvrda dobivena je tek početkom 19. stoljeća. Odgovarajuće eksperimente proveli su Coulomb, Hagen i Poiseuille.

Dakle, sila viskoznog trenja, koja utječe na tekućinu, proporcionalna je relativnoj brzini slojeva, kao i području. Istovremeno je obrnuto proporcionalna udaljenosti na kojoj su slojevi međusobno smješteni. Koeficijent unutarnjeg trenja je koeficijent proporcionalnosti, koji je u ovom slučaju određen vrstom plina ili tekuće tvari.

Slično tome, odredit će se drugi koeficijent, koji se odvija u situacijama s relativnim kretanjem dvije struje. To je prema tome koeficijent hidrauličkog trenja.