Reibung ist ein Phänomen, das uns im Alltag immer wieder begegnet. Ob Reibung schädlich oder förderlich ist, lässt sich nicht feststellen. Selbst ein Schritt auf glattem Eis scheint eine schwierige Aufgabe zu sein, das Gehen auf einer rauen Asph altoberfläche ist ein Vergnügen. Autoteile ohne Schmierung verschleißen viel schneller.
Das Studium der Reibung, die Kenntnis ihrer grundlegenden Eigenschaften ermöglicht es einer Person, sie zu verwenden.
Reibungskraft in der Physik
Die Kraft, die aus der Bewegung oder dem Versuch einer Bewegung eines Körpers auf der Oberfläche eines anderen entsteht und entgegen der Bewegungsrichtung auf bewegte Körper ausgeübt wird, heißt Reibungskraft. Der Reibungskraftmodul, dessen Formel von vielen Parametern abhängt, variiert je nach Widerstandsart.
Folgende Reibungsarten werden unterschieden:
• ausruhen;
• Slip;
• rollend.
Jeder Versuch, einen schweren Gegenstand (Schrank, Stein) von seinem Platz zu bewegen, führt zur Anspannung der Kräfte einer Person. Gleichzeitig ist es nicht immer möglich, das Objekt in Bewegung zu versetzen. Die Reibung der Ruhe stört dabei.
Ruhezustand
Berechnungsformel für Haftreibungskrafterlaubt uns nicht, es genau genug zu bestimmen. Aufgrund des dritten Newtonschen Gesetzes hängt die Größe der statischen Widerstandskraft von der aufgebrachten Kraft ab.
Mit steigender Kraft steigt auch die Reibungskraft.
0 < FRuhestörung < Fmax
Restreibung verhindert das Herausfallen von in Holz eingeschlagenen Nägeln; Mit Faden genähte Knöpfe werden fest geh alten. Interessanterweise ist es der Widerstand der Ruhe, der es einer Person ermöglicht, zu gehen. Außerdem ist es in Richtung menschlicher Bewegung gerichtet, was dem allgemeinen Stand der Dinge widerspricht.
Gleitphänomen
Wenn die äußere Kraft, die den Körper bewegt, auf den Wert der größten Haftreibungskraft ansteigt, beginnt er sich zu bewegen. Die Kraft der Gleitreibung wird beim Gleiten eines Körpers über die Oberfläche eines anderen berücksichtigt. Sein Wert hängt von den Eigenschaften der interagierenden Oberflächen und der Kraft der vertikalen Einwirkung auf die Oberfläche ab.
Berechnungsformel für die Gleitreibungskraft: F=ΜP, wobei Μ der Proportionalitätskoeffizient (Gleitreibung) ist, P die Kraft des vertikalen (normalen) Drucks.
Eine der treibenden Kräfte ist die Gleitreibungskraft, deren Formel mit der Reaktionskraft des Trägers geschrieben wird. Aufgrund der Erfüllung des dritten Newtonschen Gesetzes sind die Kräfte des Normaldrucks und die Gegenkraft des Auflagers gleich groß und entgegengesetzt gerichtet: Р=N.
Bevor Sie die Reibungskraft finden, deren Formel eine andere Form annimmt (F=M N), bestimmen Sie die Reaktionskraft.
Der Gleitwiderstandsbeiwert wird experimentell für zwei reibende Oberflächen eingeführt, hängt von der Qualität ihrer Verarbeitung und ihres Materials ab.
Tabelle. Der Wert des Widerstandskoeffizienten für verschiedene Oberflächen
| pp | Interagierende Oberflächen | Wert des Gleitreibungskoeffizienten |
| 1 | Stahl+Eis | 0, 027 |
| 2 | Eiche+Eiche | 0, 54 |
| 3 | Leder+Gusseisen | 0, 28 |
| 4 | Bronze+Eisen | 0, 19 |
| 5 | Bronze+Gusseisen | 0, 16 |
| 6 | Stahl+Stahl | 0, 15 |
Die größte Haftreibungskraft, deren Formel oben geschrieben wurde, kann auf die gleiche Weise bestimmt werden wie die Gleitreibungskraft.
Dies wird wichtig bei der Lösung von Problemen, um die Stärke des Fahrwiderstands zu bestimmen. Beispielsweise rutscht ein Buch, das durch eine von oben gedrückte Hand bewegt wird, unter der Wirkung der Ruhewiderstandskraft, die zwischen der Hand und dem Buch entsteht, weg. Die Höhe des Widerstands hängt von der Höhe der vertikalen Druckkraft auf das Buch ab.
Rollphänomen
Der Übergang unserer Vorfahren von Schleppern zu Streitwagen gilt als revolutionär. Die Erfindung des Rades ist die größte Erfindung der Menschheit. Die Rollreibung, die entsteht, wenn sich ein Rad über eine Oberfläche bewegt, ist dem Gleitwiderstand betragsmäßig deutlich unterlegen.
Die Entstehung von Rollreibungskräften ist mit den Kräften des normalen Raddrucks auf der Oberfläche verbunden, hat eine Natur, die sie vom Gleiten unterscheidet. Durch leichte Verformung des Rades entstehen in der Mitte der Umformung und an deren Rändern unterschiedliche Druckkräfte. Dieser Kräfteunterschied bestimmt das Auftreten des Rollwiderstands.
Die Berechnungsformel für die Rollreibungskraft wird üblicherweise ähnlich wie beim Gleitvorgang genommen. Der Unterschied ist nur in den Werten des Luftwiderstandsbeiwerts zu sehen.
Die Natur des Widerstands
Wenn sich die Rauheit der Reibflächen ändert, ändert sich auch der Wert der Reibungskraft. Bei starker Vergrößerung sehen zwei sich berührende Oberflächen wie Erhebungen mit scharfen Spitzen aus. Bei der Überlagerung sind es die hervorstehenden Körperteile, die miteinander in Kontakt stehen. Die Gesamtkontaktfläche ist unbedeutend. Beim Bewegen oder Versuch, Körper zu bewegen, erzeugen die "Spitzen" Widerstand. Die Größe der Reibungskraft hängt nicht von der Fläche der Kontaktflächen ab.
Es scheint, dass zwei perfekt glatte Oberflächen absolut keinen Widerstand erfahren sollten. In der Praxis ist die Reibungskraft in diesem Fall maximal. Diese Diskrepanz erklärt sich aus der Art des Ursprungs der Kräfte. Dies sind elektromagnetische Kräfte, die zwischen den Atomen wechselwirkender Körper wirken.
Mechanische Prozesse, die in der Natur nicht mit Reibung einhergehen, sind unmöglich, weil die Fähigkeit zum "Absch alten"Es gibt keine elektrische Wechselwirkung zwischen geladenen Körpern. Die Unabhängigkeit der Widerstandskräfte von der gegenseitigen Position der Körper erlaubt uns, sie als nicht-potential zu bezeichnen.
Interessant ist, dass die Reibungskraft, deren Formel sich je nach Geschwindigkeit der wechselwirkenden Körper ändert, proportional zum Quadrat der entsprechenden Geschwindigkeit ist. Diese Kraft beinh altet die Kraft des viskosen Widerstands in einer Flüssigkeit.
Bewegung in Flüssigkeit und Gas
Die Bewegung eines festen Körpers in einer Flüssigkeit oder einem Gas, einer Flüssigkeit in der Nähe einer festen Oberfläche, wird von einem viskosen Widerstand begleitet. Ihr Auftreten hängt mit der Wechselwirkung von Flüssigkeitsschichten zusammen, die von einem Festkörper im Bewegungsvorgang mitgenommen werden. Unterschiedliche Schichtgeschwindigkeiten sind eine Quelle viskoser Reibung. Die Besonderheit dieses Phänomens ist das Fehlen von Flüssigkeitshaftreibung. Unabhängig von der Größe des äußeren Einflusses beginnt sich der Körper in der Flüssigkeit zu bewegen.
Abhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit wird die Widerstandskraft durch die Bewegungsgeschwindigkeit, die Form des sich bewegenden Körpers und die Viskosität der Flüssigkeit bestimmt. Bewegung in Wasser und Öl desselben Körpers wird von Widerstand unterschiedlicher Größe begleitet.
Für niedrige Geschwindigkeiten: F=kv, wobei k der Proportionalitätsfaktor in Abhängigkeit von den Längenabmessungen des Körpers und den Eigenschaften des Mediums ist, v die Geschwindigkeit des Körpers ist.
Die Temperatur der Flüssigkeit beeinflusst auch die Reibung darin. Bei frostigem Wetter wird das Auto aufgewärmt, damit sich das Öl erwärmt (seine Viskosität nimmt ab) und hilft, die Zerstörung der in Kontakt stehenden Motorteile zu verringern.
Beschleunigung erhöhen
Eine signifikante Erhöhung der Geschwindigkeit des Körpers kann das Auftreten von turbulenten Strömungen verursachen, während der Widerstand dramatisch zunimmt. Die Werte sind: das Quadrat der Bewegungsgeschwindigkeit, die Dichte des Mediums und die Oberfläche des Körpers. Die Reibungskraftformel nimmt eine andere Form an:
F=kv2, wobei k der Proportionalitätsfaktor in Abhängigkeit von der Form des Körpers und den Eigenschaften des Mediums ist, v die Geschwindigkeit des Körpers ist.
Wenn der Körper stromlinienförmig ist, können Turbulenzen reduziert werden. Die Körperform von Delfinen und Walen ist ein perfektes Beispiel für die Naturgesetze, die die Geschwindigkeit von Tieren beeinflussen.
Energieansatz
Die Bewegungsarbeit des Körpers wird durch den Widerstand der Umgebung behindert. Bei Anwendung des Energieerh altungssatzes sagen sie, dass die Änderung der mechanischen Energie gleich der Arbeit der Reibungskräfte ist.
Die Kraftarbeit wird nach folgender Formel berechnet: A=Fscosα, wobei F die Kraft ist, unter der sich der Körper um eine Strecke s bewegt, α der Winkel zwischen Kraft- und Wegrichtung.
Offensichtlich ist die Widerstandskraft der Bewegung des Körpers entgegengesetzt, womit cosα=-1 ist. Die Arbeit der Reibungskraft, deren Formel Atr=- Fs ist, der Wert ist negativ. Dabei wird mechanische Energie in innere Energie umgewandelt (Verformung, Erwärmung).
