Ang
Friction ay isang phenomenon na nakakaharap natin sa pang-araw-araw na buhay sa lahat ng oras. Imposibleng matukoy kung ang alitan ay nakakapinsala o kapaki-pakinabang. Ang paghakbang kahit sa madulas na yelo ay tila isang mahirap na gawain; ang paglalakad sa isang magaspang na ibabaw ng asp alto ay isang kasiyahan. Ang mga piyesa ng kotse na walang lubrication ay mas mabilis masusuot.
Ang pag-aaral ng friction, kaalaman sa mga pangunahing katangian nito ay nagpapahintulot sa isang tao na gamitin ito.
Ang puwersa ng friction sa physics
Ang puwersa na nagmumula sa paggalaw o pagtatangka ng paggalaw ng isang katawan sa ibabaw ng isa pa, na nakadirekta laban sa direksyon ng paggalaw, na inilapat sa mga gumagalaw na katawan, ay tinatawag na puwersa ng friction. Ang friction force modulus, na ang formula ay depende sa maraming parameter, ay nag-iiba depende sa uri ng resistance.
Ang mga sumusunod na uri ng friction ay nakikilala:
• pahinga;
• slip;
• rolling.
Anumang pagtatangka na ilipat ang isang mabigat na bagay (cabinet, bato) mula sa kinalalagyan nito ay humahantong sa tensyon ng lakas ng isang tao. Kasabay nito, hindi laging posible na itakda ang bagay sa paggalaw. Ang alitan ng pahinga ay nakakasagabal dito.
Kalagayan ng pagpapahinga
Formula ng pagkalkula para sa static friction forceay hindi nagpapahintulot sa amin na matukoy ito nang tumpak nang sapat. Sa bisa ng ikatlong batas ni Newton, ang laki ng static resistance force ay nakasalalay sa inilapat na puwersa.
Habang tumataas ang puwersa, tumataas din ang puwersa ng friction.
0 < Fgulo sa pahinga < Fmax
Rest friction pinipigilan ang mga pako na itinutulak sa kahoy na mahulog; ang mga butones na natahi sa sinulid ay mahigpit na nakahawak sa lugar. Kapansin-pansin, ito ay ang paglaban ng pahinga na nagpapahintulot sa isang tao na lumakad. Bukod dito, ito ay nakadirekta sa direksyon ng paggalaw ng tao, na sumasalungat sa pangkalahatang estado ng mga gawain.
Sliding phenomenon
Kapag ang panlabas na puwersa na gumagalaw sa katawan ay tumaas sa halaga ng pinakamalaking static friction force, nagsisimula itong gumalaw. Ang puwersa ng sliding friction ay isinasaalang-alang sa proseso ng pag-slide ng isang katawan sa ibabaw ng isa pa. Ang halaga nito ay nakasalalay sa mga katangian ng mga nakikipag-ugnayan na mga ibabaw at ang puwersa ng patayong pagkilos sa ibabaw.
Formula ng pagkalkula para sa puwersa ng sliding friction: F=ΜP, kung saan ang Μ ay ang coefficient ng proportionality (sliding friction), ang P ay ang puwersa ng vertical (normal) na presyon.
Ang isa sa mga puwersang nagtutulak ay ang sliding friction force, ang formula nito ay isinulat gamit ang reaction force ng suporta. Dahil sa katuparan ng ikatlong batas ni Newton, ang mga puwersa ng normal na presyon at ang reaksyon ng suporta ay pareho sa magnitude at kabaligtaran ng direksyon: Р=N.
Bago mo mahanap ang friction force, ang formula nito ay may ibang anyo (F=M N), tukuyin ang reaction force.
Ang sliding resistance coefficient ay ipinakilala nang eksperimental para sa dalawang rubbing surface, depende sa kalidad ng pagproseso at materyal ng mga ito.
Talahanayan. Ang halaga ng coefficient of resistance para sa iba't ibang surface
| pp | Mga interacting surface | Halaga ng sliding friction coefficient |
| 1 | Bakal+yelo | 0, 027 |
| 2 | Oak+oak | 0, 54 |
| 3 | Leather+cast iron | 0, 28 |
| 4 | Bronse+iron | 0, 19 |
| 5 | Bronse+cast iron | 0, 16 |
| 6 | Bakal+bakal | 0, 15 |
Ang pinakamalaking puwersa ng static friction, ang formula na nakasulat sa itaas, ay maaaring matukoy sa parehong paraan tulad ng puwersa ng sliding friction.
Nagiging mahalaga ito kapag nilulutas ang mga problema upang matukoy ang lakas ng resistensya sa pagmamaneho. Halimbawa, ang isang libro, na ginagalaw ng isang kamay na pinindot mula sa itaas, ay dumudulas sa ilalim ng pagkilos ng rest resistance force na lumabas sa pagitan ng kamay at ng libro. Ang halaga ng resistensya ay depende sa halaga ng vertical pressure force sa aklat.
Rolling phenomenon
Ang paglipat ng ating mga ninuno mula sa pagkaladkad patungo sa mga karwahe ay itinuturing na rebolusyonaryo. Ang pag-imbento ng gulong ay ang pinakadakilang imbensyon ng sangkatauhan. Ang rolling friction na nangyayari kapag ang isang gulong ay gumagalaw sa ibabaw ng isang ibabaw ay makabuluhang mas mababa sa magnitude sa sliding resistance.
Ang paglitaw ng mga umiikot na puwersa ng friction ay nauugnay sa mga puwersa ng normal na presyon ng gulong sa ibabaw, ay may likas na pagkakaiba nito mula sa pag-slide. Dahil sa bahagyang pagpapapangit ng gulong, ang iba't ibang mga puwersa ng presyon ay lumitaw sa gitna ng nabuo na lugar at kasama ang mga gilid nito. Tinutukoy ng pagkakaibang ito sa mga puwersa ang paglitaw ng rolling resistance.
Ang formula ng pagkalkula para sa rolling friction force ay karaniwang kinukuha nang katulad sa proseso ng pag-slide. Ang pagkakaiba ay makikita lamang sa mga halaga ng drag coefficient.
Ang katangian ng paglaban
Kapag nagbago ang pagkamagaspang ng mga rubbing surface, nagbabago rin ang halaga ng friction force. Sa mataas na pag-magnify, ang dalawang ibabaw na magkadikit ay mukhang mga bump na may matalim na taluktok. Kapag ipinatong, ito ay ang mga nakausling bahagi ng katawan na nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Ang kabuuang lugar ng contact ay hindi gaanong mahalaga. Kapag gumagalaw o nagtatangkang ilipat ang mga katawan, ang "mga taluktok" ay lumilikha ng pagtutol. Ang magnitude ng friction force ay hindi nakadepende sa lugar ng mga contact surface.
Mukhang ang dalawang perpektong makinis na ibabaw ay dapat na talagang walang pagtutol. Sa pagsasagawa, ang puwersa ng friction sa kasong ito ay maximum. Ang pagkakaibang ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng likas na katangian ng pinagmulan ng mga puwersa. Ito ay mga electromagnetic force na kumikilos sa pagitan ng mga atomo ng mga nakikipag-ugnayang katawan.
Ang mga mekanikal na proseso na hindi sinamahan ng alitan sa kalikasan ay imposible, dahil ang kakayahang "i-off"walang electrical interaction sa pagitan ng mga naka-charge na katawan. Ang pagsasarili ng mga puwersa ng paglaban mula sa magkaparehong posisyon ng mga katawan ay nagpapahintulot sa amin na tawagin silang hindi potensyal.
Nakakatuwa na ang friction force, ang formula na nagbabago depende sa bilis ng mga nakikipag-ugnayang katawan, ay proporsyonal sa parisukat ng katumbas na bilis. Kasama sa puwersang ito ang puwersa ng malapot na pagtutol sa isang likido.
Paggalaw sa likido at gas
Ang paggalaw ng isang solidong katawan sa isang likido o gas, likido malapit sa isang solidong ibabaw ay sinamahan ng malapot na resistensya. Ang paglitaw nito ay nauugnay sa pakikipag-ugnayan ng mga layer ng likido na na-entrain ng isang solidong katawan sa proseso ng paggalaw. Ang iba't ibang bilis ng layer ay pinagmumulan ng malapot na friction. Ang kakaiba ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang kawalan ng tuluy-tuloy na static friction. Anuman ang laki ng panlabas na impluwensya, ang katawan ay nagsisimulang gumalaw habang nasa likido.
Depende sa bilis ng paggalaw, ang puwersa ng paglaban ay tinutukoy ng bilis ng paggalaw, ang hugis ng gumagalaw na katawan at ang lagkit ng likido. Ang paggalaw sa tubig at langis ng iisang katawan ay sinasabayan ng paglaban ng magkaibang kadakilaan.
Para sa mababang bilis: F=kv, kung saan ang k ay ang proportionality factor depende sa mga linear na dimensyon ng katawan at mga katangian ng medium, ang v ay ang bilis ng katawan.
Naaapektuhan din ng temperatura ng fluid ang friction dito. Sa malamig na panahon, ang kotse ay pinainit upang ang langis ay uminit (nababawasan ang lagkit nito) at nakakatulong na mabawasan ang pagkasira ng mga bahagi ng makina na nagkakadikit.
Bilisan ang paggalaw
Ang makabuluhang pagtaas sa bilis ng katawan ay maaaring maging sanhi ng paglitaw ng magulong daloy, habang ang resistensya ay tumataas nang husto. Ang mga halaga ay: ang parisukat ng bilis ng paggalaw, ang density ng daluyan at ang ibabaw na lugar ng katawan. Ang formula ng friction force ay may ibang anyo:
F=kv2, kung saan ang k ay ang proportionality factor depende sa hugis ng katawan at mga katangian ng medium, v ay ang bilis ng katawan.
Kung ang katawan ay naka-streamline, maaaring mabawasan ang turbulence. Ang hugis ng katawan ng mga dolphin at balyena ay isang perpektong halimbawa ng mga batas ng kalikasan na nakakaapekto sa bilis ng mga hayop.
Energy Approach
Ang paggawa ng gawaing paggalaw ng katawan ay nahahadlangan ng paglaban ng kapaligiran. Kapag ginagamit ang batas ng konserbasyon ng enerhiya, sinasabi nila na ang pagbabago sa mekanikal na enerhiya ay katumbas ng gawain ng mga puwersa ng friction.
Ang gawain ng puwersa ay kinakalkula ng formula: A=Fscosα, kung saan ang F ay ang puwersa kung saan gumagalaw ang katawan sa isang distansya s, ang α ay ang anggulo sa pagitan ng mga direksyon ng puwersa at displacement.
Malinaw, ang puwersa ng paglaban ay kabaligtaran sa paggalaw ng katawan, kung saan cosα=-1. Ang gawain ng friction force, ang formula nito ay Atr=- Fs, ang value ay negatibo. Sa kasong ito, ang mekanikal na enerhiya ay na-convert sa panloob na enerhiya (deformation, heating).
