La fricció és un fenomen que ens trobem a la vida quotidiana tot el temps. És impossible determinar si la fricció és perjudicial o beneficiosa. Fer fins i tot un pas sobre gel relliscós sembla ser una tasca difícil; caminar per una superfície aspra d'asf alt és un plaer. Les peces del cotxe sense lubricació es desgasten molt més ràpidament.
L'estudi de la fricció, el coneixement de les seves propietats bàsiques permet que una persona l'utilitzi.
La força de fricció en física
La força que sorgeix del moviment o intent de moviment d'un cos sobre la superfície d'un altre, dirigida contra la direcció del moviment, aplicada als cossos en moviment, s'anomena força de fregament. El mòdul de força de fricció, la fórmula de la qual depèn de molts paràmetres, varia segons el tipus de resistència.
Es distingeixen els següents tipus de fricció:
• descans;
• lliscament;
• rodant.
Qualsevol intent de moure un objecte pesat (armari, pedra) del seu lloc condueix a la tensió de la força d'una persona. Al mateix temps, no sempre és possible posar l'objecte en moviment. La fricció del repòs interfereix amb això.
Estat de repòs
Fórmula de càlcul de la força de fricció estàticano ens permet determinar-ho amb prou precisió. En virtut de la tercera llei de Newton, la magnitud de la força de resistència estàtica depèn de la força aplicada.
A mesura que la força augmenta, també ho fa la força de fricció.
0 < Fproblema de descans < Fmàx
La fricció en repòs evita que caiguin els claus encaixats a la fusta; els botons cosits amb fil es mantenen fermament al seu lloc. Curiosament, és la resistència del repòs el que permet a una persona caminar. A més, està dirigit en la direcció del moviment humà, que contradiu l'estat general de les coses.
Fenomen de lliscament
Quan la força externa que mou el cos augmenta fins al valor de la força de fregament estàtica més gran, comença a moure's. La força de fricció de lliscament es considera en el procés de lliscar un cos sobre la superfície d'un altre. El seu valor depèn de les propietats de les superfícies que interactuen i de la força de l'acció vertical sobre la superfície.
Fórmula de càlcul de la força de fregament de lliscament: F=ΜP, on Μ és el coeficient de proporcionalitat (fricció de lliscament), P és la força de la pressió vertical (normal).
Una de les forces motrius és la força de fricció de lliscament, la fórmula de la qual s'escriu utilitzant la força de reacció del suport. A causa del compliment de la tercera llei de Newton, les forces de pressió normal i la reacció del suport són iguals en magnitud i oposades en sentit: Р=N.
Abans de trobar la força de fregament, la fórmula de la qual pren una forma diferent (F=M N), determineu la força de reacció.
El coeficient de resistència al lliscament s'introdueix experimentalment per a dues superfícies de fregament, depèn de la qualitat del seu processament i del material.
Taula. El valor del coeficient de resistència per a diverses superfícies
| pp | Superfícies interactives | Valor del coeficient de fricció de lliscament |
| 1 | Acer+gel | 0, 027 |
| 2 | Roure+alzina | 0, 54 |
| 3 | Cuir+ferro colat | 0, 28 |
| 4 | Bronze+ferro | 0, 19 |
| 5 | Bronze+ferro colat | 0, 16 |
| 6 | Acer+acer | 0, 15 |
La força més gran de fricció estàtica, la fórmula de la qual s'ha escrit més amunt, es pot determinar de la mateixa manera que la força de fricció de lliscament.
Això esdevé important quan es resolen problemes per determinar la força de la resistència de conducció. Per exemple, un llibre, que es mou amb una mà pressionada des de d alt, llisca sota l'acció de la força de resistència al repòs que sorgeix entre la mà i el llibre. La quantitat de resistència depèn del valor de la força de pressió vertical al llibre.
fenomen rodant
La transició dels nostres avantpassats dels carros d'arrossegament als carros es considera revolucionària. La invenció de la roda és la invenció més gran de la humanitat. La fricció de rodament que es produeix quan una roda es mou sobre una superfície és significativament inferior en magnitud a la resistència al lliscament.
L'aparició de forces de fricció rodant està associada a les forces de pressió normal de la roda a la superfície, té una naturalesa que la distingeix del lliscament. A causa de la lleugera deformació de la roda, sorgeixen diferents forces de pressió al centre de la zona formada i al llarg de les seves vores. Aquesta diferència de forces determina l'aparició de la resistència al rodament.
La fórmula de càlcul per a la força de fricció de rodament es pren normalment de manera similar al procés de lliscament. La diferència només es veu en els valors del coeficient d'arrossegament.
La naturalesa de la resistència
Quan la rugositat de les superfícies de fregament canvia, el valor de la força de fricció també canvia. A gran augment, dues superfícies en contacte semblen protuberàncies amb pics afilats. Quan se superposen, són les parts que sobresurten del cos les que estan en contacte entre si. L'àrea total de contacte és insignificant. Quan es mou o s'intenta moure cossos, els "pics" creen resistència. La magnitud de la força de fricció no depèn de l'àrea de les superfícies de contacte.
Sembla que dues superfícies perfectament llises no haurien de tenir cap resistència. A la pràctica, la força de fricció en aquest cas és màxima. Aquesta discrepància s'explica per la naturalesa de l'origen de les forces. Aquestes són forces electromagnètiques que actuen entre els àtoms dels cossos que interactuen.
Els processos mecànics que no van acompanyats de fricció a la natura són impossibles, perquè la capacitat d'"apagar-se"no hi ha interacció elèctrica entre cossos carregats. La independència de les forces de resistència de la posició mútua dels cossos ens permet anomenar-les no potencials.
És interessant que la força de fregament, la fórmula de la qual canvia en funció de la velocitat dels cossos que interactuen, sigui proporcional al quadrat de la velocitat corresponent. Aquesta força inclou la força de resistència viscosa en un fluid.
Moviment en líquid i gas
El moviment d'un cos sòlid en un líquid o gas, líquid a prop d'una superfície sòlida va acompanyat de resistència viscosa. La seva aparició està associada a la interacció de capes fluides arrossegades per un cos sòlid en el procés de moviment. Les diferents velocitats de la capa són una font de fricció viscosa. La peculiaritat d'aquest fenomen és l'absència de fricció estàtica del fluid. Independentment de la magnitud de la influència externa, el cos comença a moure's mentre està al líquid.
Depenent de la velocitat de moviment, la força de resistència ve determinada per la velocitat de moviment, la forma del cos en moviment i la viscositat del fluid. El moviment en aigua i oli d'un mateix cos va acompanyat de resistències de diferent grandesa.
Per a velocitats baixes: F=kv, on k és el factor de proporcionalitat en funció de les dimensions lineals del cos i de les propietats del medi, v és la velocitat del cos.
La temperatura del fluid també afecta la fricció en ell. En temps de gel, el cotxe s'escalfa perquè l'oli s'escalfi (la seva viscositat disminueix) i ajuda a reduir la destrucció de les parts del motor en contacte.
Mou més velocitat
Un augment significatiu de la velocitat del cos pot provocar l'aparició de fluxos turbulents, mentre que la resistència augmenta de manera espectacular. Els valors són: el quadrat de la velocitat de moviment, la densitat del medi i la superfície del cos. La fórmula de la força de fricció pren una forma diferent:
F=kv2, on k és el factor de proporcionalitat en funció de la forma del cos i les propietats del medi, v és la velocitat del cos.
Si el cos està aerodinàmic, es poden reduir les turbulències. La forma del cos dels dofins i les balenes és un exemple perfecte de les lleis de la natura que afecten la velocitat dels animals.
Enfocament energètic
Fer la feina de moure el cos es veu obstaculitzat per la resistència de l'entorn. Quan s'utilitzen la llei de conservació de l'energia, diuen que el canvi d'energia mecànica és igual al treball de les forces de fricció.
El treball de la força es calcula amb la fórmula: A=Fscosα, on F és la força sota la qual el cos es mou una distància s, α és l'angle entre les direccions de la força i el desplaçament.
Òbviament, la força de resistència és oposada al moviment del cos, d'on cosα=-1. El treball de la força de fregament, la fórmula de la qual és Atr=- Fs, el valor és negatiu. En aquest cas, l'energia mecànica es converteix en energia interna (deformació, escalfament).
