La fricció és la força que s'oposa al moviment d'un objecte. Per aturar un objecte en moviment, la força ha d'actuar en sentit contrari a la direcció del moviment. Per exemple, si empenyes una pilota estirada a terra, es mourà. La força de l'empenta el mou a un altre lloc. A poc a poc la pilota disminueix i deixa de moure's. La força que s'oposa al moviment d'un objecte s'anomena fregament. A la natura i a la tecnologia, hi ha un gran nombre d'exemples d'aplicació d'aquesta força.
Tipus de fricció
Hi ha diferents tipus de fricció:
Una fulla de patins que es mou a través del gel és un exemple de lliscament. Quan el patinador es mou per la pista, la part inferior dels patins toca el terra. La font de fricció és el contacte entre la superfície de la fulla i el gel. El pes d'un objecte i el tipus de superfície per on es mou determinala quantitat de lliscament (fricció) entre dos objectes. Un objecte pesat exerceix més pressió sobre la superfície sobre la qual llisca, de manera que hi haurà més fricció de lliscament. Com que la fricció es deu a forces atractives entre les superfícies dels objectes, la quantitat de fricció depèn dels materials dels dos objectes que interactuen. Proveu de patinar en un llac llis i ho trobareu molt més fàcil que patinar per un camí de grava accidentat
- Fregament en repòs (cohesió): la força que es produeix entre 2 cossos en contacte i evita que es produeixi moviment. Per exemple, per moure un armari, picar un clau o lligar els cordons de les sabates, cal superar la força d'adhesió. Hi ha molts exemples semblants de fricció a la natura i la tecnologia.
- Quan aneu amb bicicleta, el contacte entre la roda i la carretera és un exemple de fricció rodant. Quan un objecte roda sobre una superfície, la força necessària per superar la fricció de rodament és molt menor que la necessària per superar el lliscament.
Fregament cinètic
Quan vas empènyer el llibre sobre la taula i es va moure una certa distància, va experimentar la fricció dels objectes en moviment. Aquesta força es coneix com a força de fricció cinètica. Actua sobre una superfície de l' altra quan dues superfícies es freguen una contra l' altra perquè una o ambdues superfícies es mouen. Si poseu llibres addicionals a sobre del primer llibre per augmentar la força normal, la força de fricció cinètica seràaugmenta.
Hi ha la fórmula següent: Ffricció=ΜFn. La força de fregament cinètic és igual al producte del coeficient de fregament cinètic i la força normal. Hi ha una relació lineal entre aquestes dues forces. El coeficient de fregament cinètic relaciona la força de fricció amb la força normal. Com que és una força, la unitat per mesurar-la és Newton.
Frigació estàtica
Imagina que estàs intentant empènyer un sofà pel terra. El pressiones amb una mica de força, però no es mou. La força de fricció estàtica actua en resposta a la força, en un intent de provocar el moviment d'un objecte estacionari. Si no hi ha aquesta força sobre l'objecte, la força de fricció estàtica és zero. Si hi ha una força que intenta provocar moviment, la segona augmentarà fins al seu valor màxim abans de superar-la i començarà el moviment.
Fórmula per a aquesta visualització: Ffriction=ΜsFn. La força de fregament estàtica és menor o igual al producte del coeficient de fregament estàtic Μ (s) i la força normal F (n). A l'exemple del sofà, la força de fregament estàtica màxima equilibra la força de la persona que l'empeny fins que el sofà comença a moure's.
Mesurar els coeficients de fricció
Què determina la força de fricció? En la natura i la tecnologia, els materials dels quals estan fetes les superfícies juguen un paper determinat. Per exemple, imagineu-vos que intenteu jugar a bàsquet mentre porteu mitjons en comptes de sabates esportives. Pot serempitjora significativament les teves possibilitats de guanyar. La sabata ajuda a proporcionar la potència necessària per frenar i canviar de direcció ràpidament mentre corre a la superfície. Hi ha més fricció entre les sabates i una pista de bàsquet que entre els mitjons i un terra de fusta polida.
Diversos coeficients mostren la facilitat amb què un objecte pot lliscar sobre un altre. Les seves mesures exactes són bastant sensibles a les condicions de la superfície i es determinen experimentalment. Les superfícies humides es comporten de manera molt diferent que les superfícies seques.
Física: la força de fricció a la natura i la tecnologia
Vostè experimenta fricció tot el temps i hauríeu d'estar content que sigui possible. És aquesta força la que ajuda a mantenir els objectes estacionaris al seu lloc i una persona no cau quan camina. Què és la fricció? En la natura i la tecnologia, es poden trobar exemples a cada pas. Potser no te n'adones, però ja estàs molt familiaritzat amb aquest poder. Es produeix en sentit contrari al moviment i, per això, és una força que afecta el moviment dels objectes.
Quan moveu la caixa pel terra, la fricció funciona contra la caixa en la direcció oposada a la caixa. Quan baixeu per una muntanya, la fricció actua en contra del vostre moviment de baixada. Quan apliqueu els frens en un cotxe i continueu movent-vos una estona, la fricció funciona en contra de la vostra direcció de lliscament, cosa que ajuda a aturar el lliscament completament.
Quan dos objectes "freguen" entre si, s'estableixen forcesatracció entre les molècules dels objectes, provocant la fricció. A la natura i la tecnologia, pot ocórrer entre gairebé qualsevol fase de la matèria: sòlids, líquids i gasos. La fricció es produeix entre dos objectes, com una caixa i un terra, però també es pot produir entre els peixos i l'aigua en què neden, i objectes que cauen a l'aire. La fricció deguda a l'aire té un nom especial: resistència a l'aire.
El paper de la fricció a la natura, la tecnologia, la vida
La fricció és una part integral de l'experiència humana. Necessitem tracció per caminar, parar, treballar i muntar. Al mateix temps, necessitem energia per vèncer la resistència al moviment, de manera que massa fricció requereix un excés d'energia per fer el treball, el que resulta en ineficiència. Al segle XXI, la humanitat s'enfronta al doble repte de l'escassetat d'energia i l'escalfament global de la combustió de combustibles fòssils. Per tant, la capacitat de controlar la fricció s'ha convertit en una de les prioritats del món actual. Tanmateix, molts encara no entenen la naturalesa fonamental de la fricció.
La fricció en la natura i la tecnologia (física) sempre ha estat un tema de curiositat. L'estudi intens de l'origen d'aquesta força es va iniciar al segle XVI, arran de l'obra pionera de Leonardo da Vinci. No obstant això, el progrés en la comprensió de la seva naturalesa ha estat lent, obstaculitzat per la manca d'un instrument per mesurar amb precisió. Els enginyosos experiments realitzats pel científic Coulomb i altres han proporcionat informació important per establir les bases de la comprensió. A partir de finals del 1800 i principisAls anys 1900 van aparèixer les màquines de vapor, les locomotores i després els avions. A més, l'exploració espacial requereix una comprensió clara de la fricció i la capacitat de controlar-la.
S'han fet avenços significatius en com aplicar i controlar la fricció en la tecnologia de la natura, a la vida quotidiana, mitjançant assaig i error. A principis del segle XXI, va sorgir una nova dimensió de la fricció a nanoescala a causa de l'ús de nanotecnologies. La comprensió humana de la fricció atòmica i molecular s'està expandint ràpidament. Avui dia, l'eficiència energètica i la producció d'energies renovables requereixen una atenció immediata, ja que la ciència s'esforça per reduir les emissions de carboni. La capacitat de controlar la fricció esdevé un pas important en la recerca de tecnologies sostenibles. Aquest és l'indicador d'eficiència energètica. Si és possible reduir les pèrdues d'energia innecessàries i augmentar l'eficiència energètica actual, això donarà temps per desenvolupar fonts d'energia alternatives.
Exemples de fricció a la vida
La fricció és una força que és resistiva. Impedeix el moviment d'un altre objecte aplicant una mica de força. Però d'on ve aquest poder? En primer lloc, val la pena començar a considerar-ho des del nivell molecular. La fricció que veiem a la vida quotidiana pot ser causada per la rugositat de la superfície. Això és el que els científics van creure durant molt de temps que era el motiu principal de la seva aparició.
Els exemples més senzills de fricció a la natura i la tecnologia són els següents:
- Quan camina, la fricció la forçaafecta la sola, ens dóna l'oportunitat d'avançar.
- Una escala recolzada contra una paret no cau a terra.
- Persones que es lliguen els cordons de les sabates.
- Sense la força de fricció, els cotxes no podrien conduir no només cap amunt, sinó també per una carretera plana.
- A la natura, ajuda els animals a pujar als arbres.
Hi ha molts punts així, també hi ha casos en què aquesta força, per contra, pot interferir. Per exemple, per reduir la fricció, els peixos reben un lubricant especial, gràcies al qual, a més de la forma aerodinàmica del cos, poden moure's sense problemes a l'aigua.
