محتوا

• مراحل
• روش 1 از 2: مالیدن سطوح بدن
• روش 2 از 2: مقاومت پیشانی
• نکات

آیا تا به حال فکر کرده اید چرا وقتی دستان خود را به یکدیگر می مالید گرم می شود یا چرا می توانید با مالیدن دو تکه چوب آتش بسوزانید؟ پاسخ اصطکاک است! هنگامی که دو جسم نسبت به یکدیگر حرکت می کنند ، نیروی اصطکاک ظاهر می شود که از چنین حرکتی جلوگیری می کند.اصطکاک می تواند باعث آزاد شدن انرژی به شکل گرما ، گرم شدن دست ها ، برخورد آتش و غیره شود. هرچه اصطکاک بیشتر باشد ، انرژی بیشتری آزاد می شود ، بنابراین با افزایش اصطکاک بین قطعات متحرک در یک سیستم مکانیکی ، گرمای زیادی دریافت خواهید کرد!

مراحل

روش 1 از 2: مالیدن سطوح بدن

1. 1 وقتی دو جسم نسبت به یکدیگر حرکت می کنند ، سه فرایند زیر ممکن است رخ دهد: بی نظمی در سطح اجسام باعث اختلال در حرکت اجسام نسبت به یکدیگر می شود. در نتیجه چنین حرکتی ممکن است یک یا هر دو سطح بدن تغییر شکل دهد. اتم های هر سطح می توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند. همه این فرایندها در بروز اصطکاک دخیل هستند. بنابراین ، برای افزایش اصطکاک ، اجسامی با سطح ساینده (مانند کاغذ سنباده) ، سطح تغییر شکل پذیر (مانند لاستیک) ، یا سطحی که خاصیت چسبندگی دارد (مانند چسبنده) را انتخاب کنید.
   • برای اطلاعات بیشتر در مورد انتخاب مواد برای افزایش اصطکاک ، به آموزشها یا منابع آنلاین مراجعه کنید. برای مواد معمولی ، می توانید ضرایب اصطکاک آنها (مشخصه کمی نیروی مورد نیاز برای لغزش یا حرکت یک ماده بر روی سطح ماده دیگر) را بیابید. ضرایب اصطکاک برخی از مواد در زیر ذکر شده است (هرچه ضریب بیشتر باشد ، اصطکاک بیشتر است):
   • آلومینیوم تا آلومینیوم: 0.34
   • چوب به چوب: 0.129
   • بتن خشک روی لاستیک: 0.6-0.85
   • بتن مرطوب روی لاستیک: 0.45-0.75
   • یخ روی یخ: 0.01
2. 2 برای افزایش اصطکاک اجسام را به یکدیگر نزدیکتر فشار دهید ، زیرا نیروی اصطکاک متناسب با نیروی وارد بر بدن مالش (نیرویی است که عمود بر جهت حرکت اجسام نسبت به یکدیگر است).
   • به ترمزهای دیسکی در ماشین فکر کنید. هرچه بیشتر روی پدال ترمز فشار بیاورید ، لنت های ترمز بیشتر به لبه چرخ فشار می آورند ، اصطکاک بیشتر می شود و ماشین سریعتر متوقف می شود. اما هرچه اصطکاک قوی تر باشد ، گرمای بیشتری آزاد می شود ، بنابراین هنگام ترمز شدید ، لنت های ترمز بسیار داغ می شوند.
3. 3 اگر جسمی در حال حرکت است ، آن را متوقف کنید. تا کنون ، اصطکاک کشویی را که هنگام حرکت اجسام نسبت به یکدیگر رخ می دهد ، در نظر گرفته ایم. اصطکاک کشویی بسیار کمتر از اصطکاک استاتیک است ، یعنی نیرویی که باید بر آن غلبه کرد تا دو جسم در تماس را به حرکت درآورد. بنابراین ، جابجایی یک جسم سنگین بسیار دشوارتر از کنترل آن در هنگام حرکت است.
   • یک آزمایش ساده انجام دهید تا تفاوت بین اصطکاک کشویی و اصطکاک استاتیک را درک کنید. صندلی خود را روی زمین صاف (نه فرش) قرار دهید. مطمئن شوید که هیچ لاستیک یا پد دیگری روی پایه های صندلی وجود ندارد تا از لغزش جلوگیری شود. صندلی را فشار دهید تا حرکت کند. متوجه خواهید شد که هنگامی که صندلی در حال حرکت است ، فشار دادن آن برای شما آسان تر می شود زیرا اصطکاک کشویی بین صندلی و زمین کمتر از اصطکاک استراحت است.
4. 4 برای افزایش اصطکاک ، چربی بین دو سطح را از بین ببرید. روان کننده ها (روغن ها ، ژله نفتی و ...) به طور قابل توجهی نیروی اصطکاک بین اجسام مالش را کاهش می دهند ، زیرا ضریب اصطکاک بین جامدات بسیار بیشتر از ضریب اصطکاک بین جامدات و مایع هاست.
   • یک آزمایش ساده انجام دهید. دستهای خشک را به هم بمالید و متوجه خواهید شد که دمای آنها افزایش یافته است (آنها گرمتر هستند). حالا دستان خود را خیس کرده و دوباره بمالید. در حال حاضر نه تنها برای شما راحت تر است که دستان خود را به هم بمالید ، بلکه آنها نیز کمتر (یا کندتر) گرم می شوند.
5. 5 برای از بین بردن اصطکاک نورد و اصطکاک کشویی که بسیار بیشتر از حالت اول است ، از یاتاقان ها ، چرخ ها و دیگر بدنه های نورد خلاص شوید (بنابراین چرخاندن یک بدن نسبت به بدن دیگر آسان تر از فشار دادن / کشیدن آن است).
   • به عنوان مثال ، تصور کنید که اجسام یکسان را در یک سورتمه و روی چرخ دستی قرار دهید. حرکت چرخ دستی با چرخ بسیار آسان تر است (اصطکاک نورد) تا سورتمه (اصطکاک کشویی).
6. 6 گرانروی سیال را افزایش دهید تا نیروی اصطکاک را افزایش دهید. اصطکاک نه تنها هنگام حرکت جامدات ، بلکه در مایعات و گازها (به ترتیب آب و هوا) رخ می دهد. اصطکاک بین مایع و جامد به عوامل مختلفی بستگی دارد ، به عنوان مثال ، ویسکوزیته مایع - هرچه گرانروی مایع بیشتر باشد ، نیروی اصطکاک بیشتر می شود.
   • به عنوان مثال ، تصور کنید که در حال نوشیدن آب و عسل از طریق نی هستید. آب با ویسکوزیته کم به راحتی از نی عبور می کند ، اما عسل که ویسکوزیته بالایی دارد به سختی از نی عبور می کند (زیرا عسل بیشتر به دیواره های کاه می مالد).

روش 2 از 2: مقاومت پیشانی

1. 1 سطح بدن خود را افزایش دهید. همانطور که در بالا ذکر شد ، وقتی مواد جامد در مایعات و گازها حرکت می کنند ، نیروی اصطکاک نیز ایجاد می شود. نیرویی که از حرکت اجسام در مایعات و گازها جلوگیری می کند مقاومت پیشانی (گاهی مقاومت هوا یا مقاومت در برابر آب) نامیده می شود. مقاومت روبرو با افزایش سطح بدن ، که عمود بر جهت حرکت بدن از طریق مایع یا گاز است ، بیشتر است.
   • به عنوان مثال ، یک گلوله به وزن 1 گرم و یک ورق کاغذ با وزن مشابه را بردارید و آنها را همزمان رها کنید. دانه بلافاصله روی زمین می افتد و ورق کاغذ به آرامی فرو می رود. در اینجا اصل کشیدن فقط قابل مشاهده است - سطح کاغذ بسیار بزرگتر از یک گلوله است ، بنابراین مقاومت هوا بیشتر است و کاغذ به آرامی روی زمین می افتد.
2. 2 از شکل بدن با ضریب درگ بالا استفاده کنید. با مساحت سطح بدن که عمود بر حرکت است ، می توان در مورد مقاومت جلو فقط به صورت کلی قضاوت کرد. اجسام با اشکال مختلف با مایعات و گازها به طرق مختلف (هنگامی که اجسام از طریق گاز یا مایع حرکت می کنند) تعامل دارند. به عنوان مثال ، یک صفحه تخت گرد بیشتر از یک صفحه گرد به شکل توپ درگ دارد. مقدار مشخصه کشش اجسام با اشکال مختلف ضریب درگ نامیده می شود.
   • به عنوان مثال ، بال هواپیما را در نظر بگیرید. شکل بال هواپیما ایرفویل نامیده می شود. این یک شکل براق ، باریک و گرد با ضریب کشش کم (حدود 0.45) است. از سوی دیگر ، تصور کنید که بال هواپیما شبیه منشور مربع و مستطیل شکل است. برای چنین بالهایی ، کشش بسیار زیاد خواهد بود (این درست است ، زیرا ضریب کشش یک منشور مستطیل مربع 1.14 است).
3. 3 از بدنهای ساده تر استفاده کنید. به عنوان یک قاعده ، بدنه های مکعبی بزرگ دارای کشش بالایی هستند. چنین بدنه هایی دارای گوشه های مستطیلی هستند و به سمت انتها مخروط نمی شوند. از طرف دیگر ، بدنهای ساده دارای لبه های گرد هستند و معمولاً به سمت انتها باریک می شوند.
   • به عنوان مثال ، یک ماشین مدرن و خودروی ساخته شده در چند دهه قبل را مقایسه کنید. اتومبیل های قدیمی مربع شکل بودند ، در حالی که خودروهای مدرن دارای پیچ های صاف زیادی هستند. بنابراین ، خودروهای مدرن دارای کشش کمتری هستند و به قدرت موتور کمتری نیاز دارند (که منجر به صرفه جویی در مصرف سوخت می شود).
4. 4 از بدنه بدون سوراخ استفاده کنید. هرگونه سوراخ در بدن با اجازه دادن به هوا یا آب از طریق سوراخ ، کشش را کاهش می دهد (سوراخ ها سطح بدن را عمود بر حرکت کاهش می دهند). هرچه سوراخ های ورودی بزرگتر باشد ، درگ کمتر است. به همین دلیل است که چتر نجات ، که برای ایجاد کشش زیاد (برای کاهش سرعت سقوط) طراحی شده است ، از ابریشم یا نایلون مقاوم و سبک ساخته شده است ، نه گاز.
   • به عنوان مثال ، می توانید سرعت حفره پینگ پنگ خود را با ایجاد چند سوراخ در پارو افزایش دهید (برای کاهش سطح پارو و کاهش درگ).
5. 5 افزایش سرعت بدن برای افزایش کشش (این امر برای بدنهای هر شکل و ماده صادق است). هرچه سرعت یک جسم بیشتر باشد ، حجم مایع یا گازی که باید از آن عبور کند بیشتر است و کشش بیشتر است. بدن هایی که با سرعت بسیار بالا حرکت می کنند کشش فوق العاده ای را تجربه می کنند ، بنابراین باید ساده شوند. در غیر این صورت ، نیروی مقاومت آنها را از بین می برد.
   • به عنوان مثال ، لاکهید SR-71 را در نظر بگیرید ، یک هواپیمای تجربی تجسسی که در جنگ سرد ساخته شد. این هواپیما می توانست با سرعت بالایی M = 3.2 پرواز کند و با وجود شکل ساده ، کشش عظیمی را تجربه کرد (آنقدر زیاد که فلزی که بدنه هواپیما از آن ساخته شده بود در اثر اصطکاک گرم می شود).

نکات

• به یاد داشته باشید که اصطکاک انرژی زیادی را به شکل گرما آزاد می کند. به عنوان مثال ، بلافاصله پس از ترمز به لنت های ترمز خودرو دست نزنید!
• به خاطر داشته باشید که نیروهای با مقاومت بالا می توانند منجر به تخریب جسمی شوند که در یک مایع حرکت می کند. به عنوان مثال ، اگر در طول سفر با قایق تکه ای از تخته سه لا را در آب قرار دهید (به طوری که سطح آن عمود بر حرکت قایق باشد) ، به احتمال زیاد تخته سه لا می شکند.