Jede Bewegung in Natur und Technik, die den physischen Kontakt zwischen festen Körpern beinh altet, ist von Reibung begleitet. In diesem Artikel geben wir Beispiele für die Reibungskraft und zeigen, in welchen Fällen sie eine sinnvolle Rolle spielt und in welchen sie unerwünscht ist.
Welche Arten von Reibung zwischen Festkörpern gibt es
In diesem Artikel betrachten wir nur Beispiele für Reibungskräfte, die zwischen festen Objekten wirken, die physischen Kontakt miteinander haben.
Eine der wichtigsten Reibungsarten ist die Haftreibung. Aufgrund des Namens selbst kann davon ausgegangen werden, dass es sich manifestiert, wenn ein Körper auf der Oberfläche eines anderen ruht. Jeder weiß, dass es notwendig ist, um einen schweren Gegenstand von seinem Platz zu bewegen, eine äußere Kraft anzuwenden, die entlang der Kontaktfläche dieses Gegenstands und der Oberfläche, auf der er steht, gerichtet ist. Dieser Kraft wirkt die Haftreibungskraft entgegen. Es wirkt zwischen den Kontaktflächen von Körpern. Ruhereibung entsteht durch das Vorhandensein von Rauheit auf den sich berührenden Oberflächen, egal wiesie waren nicht glatt.
Die zweite Reibungsart, die wir uns ansehen werden, ist die Gleitreibung. Sie entsteht auch durch die erwähnte Rauhigkeit, wenn sich die Körper durch Gleiten relativ zueinander zu bewegen beginnen. Richtung und Angriffspunkt der Gleitreibungskraft sind genau die gleichen wie bei der Haftreibung. Der einzige Unterschied zwischen diesen Kräften besteht darin, dass die Gleitkraft immer kleiner als die Ruhekraft ist.
Die dritte Reibungsart, die in der Technik keine geringere Rolle spielt als die ersten beiden, ist die Rollreibung. Wie der Name schon sagt, erscheint es, wenn ein Körper auf der Oberfläche eines anderen rollt. Der Grund für die Rollreibung liegt in der Verformungshysterese, die zur „Vernichtung“der kinetischen Energie des Wälzkörpers führt. In einer Reihe praktischer Fälle ist diese Reibungskraft 10- bis 100-mal oder mehr geringer als die zuvor betrachteten Reibungsarten.
Alle Arten von Reibungskräften sind direkt proportional zur Auflagerreaktionskraft, mit der diese auf den jeweiligen Körper einwirkt.
Schaden und Nutzen der Haftreibungskraft: Beispiele
Von allen genannten Reibungsarten ist die Haftreibung vielleicht die "harmloseste". Tatsache ist, dass es in der Praxis fast immer eine nützliche Rolle spielt. Der einzige negative Punkt ist, dass sie größer ist als die Gleitreibung. Letztere Tatsache bedeutet, dass für jeden Bewegungsbeginn ein großer Kraftaufwand erforderlich ist. Um beispielsweise auf Schnee mit dem Skifahren zu beginnen, müssen Sie sie zuerst buchstäblich von der Schneeoberfläche "reißen".
Es gibt viele BeispieleNutzung der Haftreibungskraft. Lassen Sie uns sie auflisten:
- Nägel und Schrauben, die zwei feste Körper aus Holz, Kunststoff und Metall fest zusammenh alten, erfüllen ihre Funktion durch die Einwirkung der jeweiligen Kraft.
- Das Gehen einer Person, das Fahren von Autos auf der Straße ist darauf zurückzuführen, dass die Haftreibung größer ist als die Gleitreibung. Sonst könnten wir uns nur schwer bewegen, Menschen und Fahrzeuge würden an einer Stelle rutschen.
- Jeder Körper, der auf geneigten Flächen aufliegt, entsteht durch Haftreibung. Gäbe es letzteres nicht, wäre es unmöglich, ein Auto an einem Hang mit der Handbremse zu belegen oder einen Haush altsgegenstand auf einem Tisch, der eine leichte Neigung zum Horizont hat.
Gleitreibung und ihre Vorteile
Im Gegensatz zur Haftreibung, die im menschlichen Leben hauptsächlich eine positive Rolle spielt, ist die Gleitreibung normalerweise eine schädliche Kraft. Es können jedoch zwei Beispiele für nützliche Gleitreibungskräfte gegeben werden:
- Da die Gleitreibung zur Erwärmung der Oberfläche von Gegenständen führt (die natürliche und einfachste Art, mechanische Energie in Wärme umzuwandeln), kann dieser Effekt genutzt werden, um die Temperatur von Körpern zu erhöhen. Also machten unsere Vorfahren in der Antike Feuer durch Gleitreibung.
- Wenn der Fahrer das Fahrzeug anh alten will, drückt er auf das Bremspedal. In diesem Fall gleiten die Bremsscheiben in die Felge und bremsen deren Drehung.
Schädliche Gleitreibung
Beispiele für die Wirkung von Gleitreibung sind die Bewegung eines Schranks auf dem Boden, wenn wir ihn in einem Raum umstellen wollen, das Rutschen eines Skifahrers und eines Skaters, das Rutschen der Räder eines Autos, wenn sie blockiert sind oder beim Fahren auf einer rutschigen Straße, Rutschen zwischen den reibenden Teilen der Mechanismen verschiedener Maschinen.
In all diesen Fällen spielt die Gleitreibung eine schädliche Rolle. Diese Beispiele für den Schaden der Gleitreibung sind darauf zurückzuführen, dass sie mechanische Bewegungen verhindert und eine gewisse Menge an kinetischer Energie „frisst“(Skier, Schlittschuhe, bewegliche Maschinenteile). Außerdem führt die Umwandlung von mechanischer Energie in thermische Energie zu einer Erwärmung reibender Teile. Eine Erhöhung ihrer Temperatur führt zu einer Veränderung der mikroskopischen Struktur, die die Eigenschaften von Materialien verletzt. Schließlich führen die aufgeführten Beispiele für die Gleitreibungskraft zum Verschleiß der Reibflächen, zum Auftreten unerwünschter Rillen auf ihnen und zum Ausdünnen.
Rollreibung und ihr Schaden und Nutzen
Wenn wir die Frage nach dem Nutzen der Rollreibungskraft an der Wurzel betrachten, stellt sich heraus, dass es sie gar nicht gibt. Die Rollreibung verhindert nämlich immer die mechanische Drehung, sie führt zum Verschleiß der Arbeitsteile und zu deren unerwünschter Erwärmung. Dennoch ist das Rollphänomen im Maschinenbau weit verbreitet (Lager, Fahrzeugräder). Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass die Rollreibungskraft viel kleiner ist als die ähnliche Gleitkraft, was ihre Größenordnung um Größenordnungen verringert.schädlicher Einfluss.
Zunahme und Abnahme der Reibungskräfte
Wie wir oben in den Beispielen gesehen haben, sind die Haft- und Gleitreibungskräfte manchmal nützlich und manchmal schädlich. In dieser Hinsicht verwendet die Menschheit seit langem Methoden, um das Ausmaß der Reibung zu ändern, sowohl in Richtung der Erhöhung der entsprechenden Kraft als auch in Richtung ihrer Verringerung.
Tolle Beispiele, wie man die Reibungskraft erhöhen kann, sind das Streuen von Sand und Salz auf das Eis auf den Straßen. Als Folge dieser Maßnahmen kommt es zu einer Erhöhung der Rauhigkeit der Eisoberfläche und damit zu einer Erhöhung der Haftreibungs- und Gleitreibungskräfte.
Eine weitere Möglichkeit, die betreffenden Kräfte zu erhöhen, ist die Verwendung spezieller Oberflächen. Ein markantes Beispiel ist die Oberfläche eines Auto-Winterreifens, die sich durch ein tiefes Profil und das Vorhandensein von Metallspikes auszeichnet.
Beim Skifahren sowie beim Drehen von Lagern verschiedener Mechanismen spielt Reibung eine negative Rolle. Um sie zu reduzieren, werden spezielle Schmiermittel verwendet, meist auf Fettbasis (Wachs, Lithol).
