Содержание

• Шагать
• Метод 1 из 2: создание более шероховатой поверхности
• Метод 2 из 2: Увеличьте сопротивление в жидкости или газе
• Предупреждения

Вы когда-нибудь задумывались, почему ваши руки греются, когда вы быстро их потираете, или почему вы действительно можете разжечь огонь, потерев две палки друг о друга? Ответ - трение! Когда две поверхности трутся друг о друга, они противодействуют движению друг друга на микроскопическом уровне. Это сопротивление будет генерировать энергию в виде тепла, которое вы можете использовать, чтобы согреть руки, разжечь огонь и т. Д. Чем больше трение, тем больше энергии будет высвобождено, поэтому знайте, как увеличить трение между двумя движущимися. Детали в механической системе в основном дают вам возможность выделять много тепла!

Шагать

Метод 1 из 2: создание более шероховатой поверхности

1. Создайте больше «грубых» или липких точек соприкосновения. Когда два материала скользят или трутся друг о друга, могут произойти три вещи: небольшие углы, трещины и неровности на поверхности могут зацепиться; одна или обе поверхности могут деформироваться в ответ на движение; и, в конце концов, атомы на любой поверхности могут начать взаимодействовать друг с другом. С практической точки зрения все три из них делают одно и то же: создают трение. Удаление абразивных поверхностей (например, наждачной бумаги), деформируемых (например, резины) или липких (например, клея и т. Д.) - простой способ увеличить трение.
   • Технические учебники и аналогичные ресурсы могут быть отличным подспорьем при выборе материалов для увеличения трения. Большинство стандартных строительных материалов имеют известный «коэффициент трения», то есть меру того, сколько трения создается вместе с другими поверхностями. Коэффициенты трения только для нескольких известных материалов перечислены ниже (более высокое значение указывает на более высокое трение):
   • Алюминий на алюминии: 0,34
   • Дерево по дереву: 0,129
   • Сухой бетон на резине: 0,6-0,85
   • Мокрый бетон на резине: 0,45-0,75
   • Лед на льду: 0,01
2. Сожмите две поверхности сильнее. Основное определение в физике гласит, что трение, которому подвергается объект, пропорционально нормальной силе (для нашей цели эта сила равна силе, с которой объект толкает другой). Это означает, что трение между двумя поверхностями может быть увеличено, если эти поверхности сдвинуть вместе с большей силой.
   • Если вы когда-либо использовали тормозные диски (например, на автомобиле или велосипеде), то вы видели этот принцип в действии. В этом случае, нажимая на тормоза, набор генерирующих трение блоков прижимается к металлическим дискам, прикрепленным к колесам. Чем сильнее вы нажимаете на тормоза, тем сильнее блоки будут прижиматься к дискам и будет больше трение. Это позволяет быстро остановить автомобиль, но при этом выделяется много тепла, поэтому тормозные системы часто очень сильно нагреваются после резкого торможения.
3. Остановите любое относительное движение. Это означает, что если одна поверхность движется относительно другой, вы ее останавливаете. Пока мы сосредоточились на динамичный (или «скользящее») трение - трение, возникающее при трении двух предметов или поверхностей друг о друга. Фактически, эта форма трения отличается от статический трение - трение, которое возникает, когда объект начинает двигаться против другого объекта. По сути, трение между двумя объектами наибольшее, когда они начинают двигаться друг относительно друга. Когда они приходят в движение, трение уменьшается. Это одна из причин, по которой тяжелый предмет труднее заставить двигаться, чем удерживать его.
   • Чтобы увидеть разницу между статическим и динамическим трением, попробуйте следующий простой эксперимент: поставьте стул или другой предмет мебели на ровный пол в вашем доме (а не на коврик или ковер). Убедитесь, что на дне мебели нет защитных «шпилек» или какого-либо другого материала, который облегчит скольжение по полу. Попробуйте мебель просто надавите достаточно сильно, чтобы он начал двигаться. Вы должны заметить, что как только мебель начинает двигаться, ее сразу становится намного легче толкать. Это потому, что динамическое трение между мебелью и полом меньше статического.
4. Удалите жидкости между поверхностями. Такие жидкости, как масло, смазка, вазелин и т. Д., Могут значительно снизить трение между предметами и поверхностями. Это связано с тем, что трение между двумя твердыми телами обычно намного выше, чем трение между твердыми телами и жидкостью между ними. Чтобы увеличить трение, вы можете исключить из уравнения все возможные жидкости, и только «сухие» части будут вызывать трение.
   • Проведите следующий простой эксперимент, чтобы понять, насколько жидкости могут уменьшить трение: потрите руки вместе, если они холодные и вы хотите их согреть. Вы должны сразу заметить, что они нагреваются от трения. Затем нанесите изрядное количество лосьона на ладони и попробуйте сделать то же самое еще раз. Мало того, что вам будет легче быстро потереть руки, но вы также заметите, что они становятся менее горячими.
5. Снимите колеса или держатели, чтобы создать трение скольжения. Колеса, держатели и другие «катящиеся» объекты испытывают особый вид трения, называемый трением качения. Это трение почти всегда меньше, чем трение, возникающее при скольжении того же объекта по земле. - Вот почему эти предметы имеют тенденцию катиться, а не скользить по земле. Чтобы увеличить трение в механической системе, вы можете снять колеса, держатели и т. Д., Чтобы детали скользили друг относительно друга, а не катились.
   • Рассмотрим, например, разницу между перемещением тяжелого груза по земле в тележке и эквивалентным весом в тележке. У вагона есть колеса, поэтому его легче тянуть, чем карету, которая волочится по земле, создавая большое трение скольжения.
6. Увеличьте вязкость. Твердые объекты - не единственное, что может создавать трение. Жидкие вещества (жидкости и газы, такие как вода и воздух соответственно) также могут создавать трение. Величина трения, создаваемого жидкостью при прохождении мимо твердого тела, зависит от нескольких факторов. Одним из самых простых способов управления является вязкость - это то, что обычно называют «толщиной». Как правило, жидкости с высокой вязкостью («густые», «липкие» и т. Д.) Вызывают большее трение, чем жидкости с меньшей вязкостью («гладкие» и «жидкие»).
   • Например, подумайте о разнице усилий, которые вам придется приложить, когда вы продуваете воду через соломинку по сравнению с продувкой меда через соломинку. Вода не очень вязкая и легко проходит через соломинку. Мед продуть через соломинку гораздо сложнее. Это связано с тем, что высокая вязкость меда создает большое сопротивление и, следовательно, трение, когда его пропускают через узкую трубку, такую ​​как соломинка.

Метод 2 из 2: Увеличьте сопротивление в жидкости или газе

1. Увеличьте вязкость жидкости. Среда, через которую перемещается объект, оказывает на объект силу, которая в целом пытается нейтрализовать силу трения, действующую на объект. Чем плотнее жидкость (и, следовательно, более вязкая), тем медленнее объект будет перемещаться через эту жидкость под действием заданной силы. Например: шарик будет проваливаться через воздух намного быстрее, чем через воду, и через воду быстрее, чем через сироп.
   • Вязкость большинства жидкостей можно увеличить, понизив температуру. Например: через холодный сироп мрамор падает медленнее, чем через сироп при комнатной температуре.
2. Увеличьте площадь, подверженную воздействию воздуха. Как указано выше, жидкие вещества, такие как вода и воздух, могут создавать трение, когда они протекают мимо твердых тел. Сила трения, испытываемая объектом при движении через жидкое вещество, называется сопротивлением (в зависимости от среды это также называется «сопротивление воздуха», «сопротивление воды» и т. Д.). Одно из свойств сопротивления состоит в том, что объект с большим поперечным сечением, то есть объект с большим профилем при движении через жидкость, испытывает большее сопротивление. Это дает жидкости большую поверхность, на которую она может давить, что увеличивает трение о предмет, когда он движется через него.
   • Предположим, что каждый камешек и лист бумаги весят один грамм. Если мы позволим обоим упасть одновременно, камешек упадет прямо вниз, а лист бумаги будет медленно закручиваться. Здесь вы видите сопротивление воздуха в действии - воздух толкает большую широкую поверхность бумаги, создавая сопротивление, и бумага падает намного медленнее, чем галька, имеющая относительно узкое поперечное сечение.
3. Выберите форму с большей устойчивостью. Хотя сечение объекта хорошее Генеральная это показатель размера резистора, на самом деле расчет резистора намного сложнее. Различные формы по-разному ведут себя в жидкостях, через которые они проходят - это означает, что некоторые формы (например, плоские пластины) более устойчивы, чем другие (например, сферы), сделанные из того же материала. Поскольку мера относительной величины сопротивления воздуха также называется «коэффициентом сопротивления», говорят, что формы с большим сопротивлением воздуха имеют более высокий коэффициент сопротивления.
   • Рассмотрим, например, крылья самолета. Форма типичного крыла самолета называется аэродинамический профиль. Эта гладкая, узкая и округлая форма легко перемещается по воздуху. Коэффициент лобового сопротивления очень низкий - 0,45. С другой стороны, вы можете представить, что крыло имеет острые углы, имеет форму блока или похоже на призму. Эти крылья создают намного большее трение, потому что они создают большое сопротивление в полете. Таким образом, призмы имеют больший коэффициент лобового сопротивления, чем профили крыла - около 1,14.
4. Сделайте объект менее обтекаемым. Другое явление, связанное с разными коэффициентами сопротивления различных форм, заключается в том, что объекты с более крупным квадратным «обтекателем» обычно создают большее сопротивление, чем другие объекты. Эти объекты состоят из грубых прямых линий и обычно не сужаются к спине. С другой стороны, обтекаемые предметы часто более округлые и сужаются к спине - как тело рыбы.
   • Например, средний семейный автомобиль сконструирован сегодня по сравнению с таким же автомобилем десятилетия назад. В прошлом автомобили были гораздо более блочными и имели более прямые и прямоугольные линии. Сегодня большинство семейных автомобилей имеют более обтекаемую форму и, в значительной степени, мягкие округлые формы. Это сделано специально - обтекаемая форма означает, что автомобиль испытывает меньшее сопротивление, уменьшая усилие двигателя на движение автомобиля (и уменьшая расход бензина).
5. Используйте материал, пропускающий меньше воздуха. Некоторые материалы пропускают жидкости и газы. Другими словами, есть отверстия, через которые может проходить жидкость. Это гарантирует, что поверхность объекта, на который распространяется жидкость, станет меньше, поэтому сопротивление будет меньше.Это свойство остается в силе, даже если отверстия микроскопические - до тех пор, пока отверстия достаточно велики, чтобы пропускать жидкость / воздух, сопротивление будет уменьшено. Вот почему парашюты, предназначенные для создания большого сопротивления воздуха и, тем самым, уменьшения скорости падения кого-либо или чего-либо, сделаны из прочного, легкого шелка или нейлона, а не из хлопка или кофейных фильтров.
   • Чтобы проиллюстрировать это свойство в действии, подумайте, что происходит с ракеткой для пинг-понга, когда вы просверливаете в ней несколько отверстий. Тогда становится намного легче быстро перемещать лопасть. Отверстия позволяют воздуху проходить через лопасть, что значительно снижает сопротивление и позволяет лопасти двигаться быстрее.
6. Увеличьте скорость объекта. Наконец, независимо от формы объекта или степени проницаемости материала, из которого он сделан, сопротивление, с которым он сталкивается, всегда будет увеличиваться по мере того, как он движется быстрее. Чем быстрее движется объект, тем больше жидкости он должен перемещать, что, в свою очередь, увеличивает сопротивление. Объекты, движущиеся с очень высокой скоростью, могут испытывать очень сильное трение из-за высокого сопротивления, поэтому эти объекты обычно будут обтекаемыми, иначе они развалятся из-за силы сопротивления.
   • Рассмотрим Lockheed SR-71 «Blackbird», экспериментальный самолет-шпион, построенный во время холодной войны. Blackbird, который мог летать со скоростью выше 3,2 Маха, столкнулся с чрезвычайным сопротивлением на этих высоких скоростях, несмотря на его обтекаемую конструкцию - достаточно экстремального, чтобы вызвать расширение металлического фюзеляжа самолета из-за тепла, создаваемого трением с воздухом во время полета. .

Предупреждения

• Чрезвычайно высокое трение может высвободить много энергии в виде тепла! Например, вы действительно не хотите касаться тормозных колодок вашего автомобиля сразу после того, как сильно нажмете на тормоз!
• Большие силы, высвобождаемые при протягивании через жидкость, могут вызвать структурное повреждение этого объекта. Например, если вы воткнете плоскую сторону тонкого куска фанеры в воду, путешествуя на скоростном катере, скорее всего, он будет разорван в клочья.