Qualsevol moviment de la natura i la tecnologia, que impliqui la presència de contacte físic entre cossos sòlids, va acompanyat de fricció. En aquest article, donarem exemples de la força de fregament i mostrarem en quins casos juga un paper útil i en quins no és desitjable.
Quin tipus de fricció entre sòlids són
En aquest article, considerarem només exemples de forces de fricció que actuen entre objectes sòlids que tenen contacte físic entre ells.
Un dels tipus importants de fricció és la fricció estàtica. A partir del propi nom, es pot suposar que es manifesta quan un cos descansa a la superfície d'un altre. Tothom sap que per moure un objecte pesat del seu lloc, cal aplicar una força externa dirigida al llarg de la superfície de contacte d'aquest objecte i la superfície sobre la qual es troba. Aquesta força es contraresta amb la força de fregament estàtica. Actua entre les superfícies de contacte dels cossos. La fricció del repòs sorgeix a causa de la presència de rugositat a les superfícies en contacte, sigui com siguino eren suaus.
El segon tipus de fricció que veurem és la fricció lliscant. També sorgeix per l'esmentada rugositat, quan els cossos comencen a moure's entre si per lliscament. La direcció i el punt d'aplicació de la força de fricció de lliscament són exactament els mateixos que per a la fricció estàtica. L'única diferència entre aquestes forces és que la força de lliscament és sempre menor que la força de repòs.
El tercer tipus de fricció, que té un paper no menor en tecnologia que els dos primers, és la fricció rodant. Com el seu nom diu, apareix quan un cos roda sobre la superfície d'un altre. El motiu de la fricció de rodament rau en la histèresi de la deformació, que condueix a la "dispersió" de l'energia cinètica del cos rodant. En diversos casos pràctics, aquesta força de fricció és 10-100 vegades o més menor que els tipus de fricció anteriors considerats.
Tots els tipus de forces de fregament són directament proporcionals a la força de reacció del suport amb què aquesta última actua sobre el cos en qüestió.
Dany i benefici de la força de fricció estàtica: exemples
De tots els tipus de fricció esmentats, potser, la fricció estàtica és la més "inofensiva". El fet és que a la pràctica gairebé sempre té un paper útil. El seu únic punt negatiu és que és més gran que la fricció lliscant. Aquest darrer fet fa que per a qualsevol inici de moviment cal fer un gran esforç. Per exemple, per començar a esquiar a la neu, primer cal "arrancar-los" literalment de la superfície de la neu.
Hi ha molts exemplesús de la força de fricció estàtica. Enumerem-los:
- Els claus i els cargols que subjecten fermament dos cossos sòlids de fusta, plàstic i metall junts compleixen la seva funció mitjançant l'acció de la força en qüestió.
- Caminar una persona, conduir cotxes per les carreteres es deu al fet que la fricció estàtica és més gran que la fricció de lliscament. En cas contrari, ens costaria moure'ns, les persones i els vehicles lliscarien en un sol lloc.
- Qualsevol cossos que descansen sobre superfícies inclinades es deuen a l'acció de la fricció estàtica. Si aquest últim no existís, seria impossible posar un fre de mà a un cotxe en un pendent o qualsevol element de la llar sobre una taula que tingui una lleugera inclinació cap a l'horitzó.
La fricció lliscant i els seus avantatges
A diferència de la fricció estàtica, que principalment té un paper positiu en la vida humana, la fricció lliscant sol ser una força perjudicial. Tanmateix, es poden donar dos exemples de força de fricció de lliscament útils:
- Atès que la fricció lliscant condueix a l'escalfament de la superfície dels objectes (la forma natural i més fàcil de convertir l'energia mecànica en calor), aquest efecte es pot utilitzar per augmentar la temperatura dels cossos. Així, en l'antiguitat, els nostres avantpassats feien foc mitjançant la fricció lliscant.
- Quan el conductor vol aturar el vehicle, prem el pedal del fre. En aquest cas, els discs de fre llisquen dins de la llanda de la roda i alenteixen la seva rotació.
Fergament lliscant dany
Exemples de l'acció de la fricció de lliscament són el moviment d'un armari a terra quan el volem reordenar en una habitació, el lliscament d'un esquiador i un patinador, el lliscament de les rodes d'un cotxe quan estan bloquejades. o quan es condueix per una carretera relliscosa, lliscament entre les parts de fregament dels mecanismes de diverses màquines.
En tots aquests casos, la fricció lliscant té un paper nociu. Aquests exemples del dany de la fricció per lliscament es deuen al fet que impedeix el moviment mecànic i "menja" una certa quantitat d'energia cinètica (esquís, patins, parts mòbils de les màquines). A més, la conversió d'energia mecànica en energia tèrmica condueix a l'escalfament de les peces de fregament. Un augment de la seva temperatura condueix a un canvi en l'estructura microscòpica, que viola les propietats dels materials. Finalment, els exemples enumerats de la força de fricció de lliscament provoquen un desgast de les superfícies de fregament, l'aparició de solcs no desitjats i un aprimament.
La fricció rodant i el seu dany i benefici
Si considerem a l'arrel la qüestió de la utilitat de la força de fricció de rodament, resulta que no existeix en absolut. De fet, la fricció de rodament sempre impedeix la rotació mecànica, provoca el desgast de les peces de treball i el seu escalfament no desitjat. No obstant això, el fenomen de rodament s'utilitza àmpliament en enginyeria (coixinets, rodes de vehicles). Això s'explica pel fet que la força de fricció de rodament és molt menor que la força de lliscament similar, la qual cosa redueix la seva escala en ordres de magnitud.influència nociva.
Augment i disminució de les forces de fricció
Com hem vist anteriorment als exemples, les forces de fricció estàtiques i de lliscament són de vegades útils i de vegades perjudicials. En aquest sentit, la humanitat fa temps que utilitza mètodes per canviar l'escala de la fricció, tant en la direcció d'augmentar la força corresponent com en la direcció de la seva disminució.
Excel·lents exemples de com augmentar la força de fregament són l'escampat de sorra i sal sobre el gel de les carreteres. Com a conseqüència d'aquestes accions, es produeix un augment de la rugositat de la superfície del gel i, com a conseqüència, un augment de les forces de fricció estàtica i de lliscament.
Una altra manera d'augmentar les forces en qüestió és utilitzar superfícies especials. Un exemple sorprenent és la superfície del pneumàtic d'hivern d'un cotxe, que es caracteritza per una banda de rodadura profunda i la presència de punxes metàl·liques.
Durant l'esquí, així com durant la rotació dels coixinets de diversos mecanismes, la fricció té un paper negatiu. Per reduir-lo, s'utilitzen lubricants especials, generalment a base de greixos (cera, litol).
