Innehåll

• Att gå
• Metod 1 av 2: Skapa en råare yta
• Metod 2 av 2: Öka motståndet i en vätska eller gas
• Varningar

Har du någonsin undrat varför dina händer blir varma när du snabbt gnuggar ihop dem eller varför du faktiskt kan starta en eld genom att gnugga ihop två pinnar? Svaret är friktion! När två ytor gnuggar mot varandra motverkar de varandras rörelse på mikroskopisk nivå. Detta motstånd kommer att generera energi i form av värme, som du kan använda för att värma dina händer, göra en eld, etc. Ju större friktion, desto mer energi kommer att frigöras, så vet hur man ökar friktionen mellan två rörliga. delar i ett mekaniskt system ger dig i princip möjlighet att generera mycket värme!

Att gå

Metod 1 av 2: Skapa en råare yta

1. Skapa mer "grova" eller klibbiga kontaktpunkter. När två material glider eller gnuggar mot varandra kan tre saker hända: små hörn, sprickor och oegentligheter på ytan kan fastna; en eller båda ytorna kan deformeras som svar på rörelsen; och så småningom kan atomerna i vilken yta som helst börja interagera med varandra. För praktiska ändamål gör alla dessa tre samma sak: skapa friktion. Att plocka ut ytor som är slipande (som sandpapper), deformeras (som gummi) eller klibbiga (som lim, etc.) är ett enkelt sätt att öka friktionen.
   • Tekniska läroböcker och liknande resurser kan vara bra hjälpmedel för att välja material som ska användas för att öka friktionen. De flesta vanliga byggmaterial har en känd "friktionskoefficient" - det vill säga ett mått på hur mycket friktion som genereras tillsammans med andra ytor. Friktionskoefficienterna för endast ett fåtal kända material listas nedan (ett högre värde indikerar en högre friktion):
   • Aluminium på aluminium: 0,34
   • Trä på trä: 0,129
   • Torr betong på gummi: 0,6-0,85
   • Våt betong på gummi: 0,45-0,75
   • Is på is: 0,01
2. Skjut in de två ytorna hårdare. En grundläggande definition i fysik säger att den friktion som ett objekt genomgår är proportionell mot den normala kraften (för vårt ändamål är denna kraft lika med den som objektet skjuter mot det andra). Detta innebär att friktionen mellan två ytor kan ökas om ytorna skjuts ihop med mer kraft.
   • Om du någonsin har använt bromsskivor (till exempel de på en bil eller cykel) så har du sett denna princip i handling. I detta fall, genom att trycka på bromsarna, trycks en uppsättning friktionsgenererande block mot metallskivor som är fästa på hjulen. Ju hårdare du trycker på bromsarna, desto hårdare kommer blocken att pressas mot skivorna och det blir mer friktion. Detta gör att du snabbt kan stoppa fordonet, men också släpper ut mycket värme, varför bromssystem ofta är mycket heta efter kraftig bromsning.
3. Stoppa någon relativ rörelse. Det betyder att om en yta rör sig relativt en annan, stoppar du den. Hittills har vi fokuserat på dynamisk (eller "glidande") friktion - friktionen som uppstår när två föremål eller ytor gnuggar mot varandra. Faktum är att denna form av friktion skiljer sig från statisk friktion - friktionen som uppstår när ett objekt börjar röra sig mot ett annat objekt. I huvudsak är friktionen mellan två objekt störst när de börjar röra sig mot varandra. När de är i rörelse minskar friktionen. Det är en av anledningarna till att det är svårt att få ett tungt föremål att röra sig än att hålla det.
   • För att observera skillnaden mellan statisk och dynamisk friktion, prova följande enkla experiment: Placera en stol eller annan möbel på ett slätt golv i ditt hem (inte på en matta eller matta). Se till att möblerna inte har några skyddande "dubbar" på botten eller någon annan typ av material som gör det lättare att glida på golvet. Prova möblerna bara tryck tillräckligt hårt så att det börjar röra sig. Du bör märka att när möblerna börjar röra sig blir det omedelbart mycket lättare att trycka på. Detta beror på att den dynamiska friktionen mellan möbler och golv är mindre än den statiska friktionen.
4. Ta bort vätskor mellan ytorna. Vätskor som olja, fett, vaselin etc. kan avsevärt minska friktionen mellan föremål och ytor. Detta beror på att friktionen mellan två fasta ämnen vanligtvis är mycket högre än mellan fasta ämnen och en vätska däremellan. För att öka friktionen kan du ta ut alla möjliga vätskor ur ekvationen, med endast "torra" delar som orsakar friktion.
   • Prova följande enkla experiment för att få en uppfattning om i vilken utsträckning vätskor kan minska friktionen: Gnid ihop händerna om de är kalla och du vill värma upp dem. Du bör kunna märka omedelbart att de blir varmare efter gnuggningen. Lägg sedan en hel del lotion på dina handflator och försök att göra detsamma igen. Det bör inte bara vara lättare att gnugga ihop händerna snabbt, men du kommer också att märka att de blir mindre heta.
5. Ta bort hjul eller hållare för att skapa glidfriktion. Hjul, bärare och andra "rullande" föremål upplever en speciell typ av friktion som kallas rullande friktion. Denna friktion är nästan alltid mindre än den friktion som genereras genom att skjuta samma föremål över marken. - Det är därför dessa föremål tenderar att rulla och inte glida på marken. För att öka friktionen i ett mekaniskt system kan du ta bort hjulen, bärarna etc. så att delarna glider mot varandra och inte rullar.
   • Tänk till exempel på skillnaden mellan att dra en tung vikt över marken i en vagn kontra en motsvarande vikt i en vagn. En vagn har hjul, så det är lättare att dra än en vagn som drar längs marken och genererar mycket glidfriktion.
6. Öka viskositeten. Fasta föremål är inte de enda saker som kan skapa friktion. Flytande ämnen (vätskor och gaser som vatten respektive luft) kan också skapa friktion. Mängden friktion som en vätska genererar när den flyter förbi ett fast ämne beror på flera faktorer. En av de enklaste att kontrollera är viskositet - det är det som vanligtvis kallas "tjocklek". I allmänhet kommer vätskor med hög viskositet (de är "tjocka", "klibbiga" etc.) att orsaka mer friktion än vätskor som är mindre viskösa (de är "släta" och "flytande").
   • Tänk till exempel på skillnaden i ansträngning du måste göra när du blåser vatten genom ett sugrör kontra att blåsa honung genom ett sugrör. Vatten är inte särskilt visköst och kommer lätt att röra sig genom halmen. Honung är mycket svårare att blåsa genom ett sugrör. Detta beror på att honungens höga viskositet genererar mycket motstånd och därmed friktion när den blåses genom ett smalt rör som ett sugrör.

Metod 2 av 2: Öka motståndet i en vätska eller gas

1. Öka vätskans viskositet. Mediet genom vilket ett objekt rör sig utövar en kraft på objektet som i sin helhet försöker eliminera friktionskraften på objektet. Ju tätare en vätska är (och därmed mer viskös), desto långsammare kommer ett objekt att röra sig genom vätskan under påverkan av en given kraft. Till exempel: en marmor kommer att falla genom luften mycket snabbare än genom vatten och genom vatten snabbare än genom sirap.
   • Viskositeten hos de flesta vätskor kan ökas genom att temperaturen sänks. Till exempel: en marmor faller långsammare genom kall sirap än genom sirap vid rumstemperatur.
2. Öka området som utsätts för luft. Som anges ovan kan flytande ämnen såsom vatten och luft generera friktion när de strömmar förbi fasta ämnen. Den friktionskraft som ett objekt upplever när den rör sig genom en flytande substans kallas motstånd (beroende på mediet kallas detta också "luftmotstånd", "vattenmotstånd" etc.) En av egenskaperna hos motståndet är att ett objekt med ett större tvärsnitt - det vill säga ett föremål med en större profil när det rör sig genom vätskan - upplever mer motstånd. Detta ger vätskan mer yta att trycka mot, vilket ökar friktionen på objektet när den rör sig genom den.
   • Anta att en sten och ett pappersark väger ett gram. Om vi ​​låter båda falla samtidigt kommer rullstenen att falla rakt ner medan pappersarket långsamt snurrar ner. Det är här du ser luftmotståndet i aktion - luften trycker mot den stora, breda ytan på papperet som skapar motstånd och papperet faller ner mycket långsammare än rullstenen, som har ett relativt smalt tvärsnitt.
3. Välj en form med större motstånd. Även om ett objekts tvärsnitt är bra allmän är en indikation på motståndets storlek, i verkligheten är motståndsberäkningar mycket mer komplicerade. Olika former beter sig på olika sätt i vätskorna de passerar genom - det betyder att vissa former (t.ex. plana plattor) är mer motståndskraftiga än andra (t.ex. sfärer) av samma material. Eftersom måttet på luftmotståndets relativa storlek också kallas "dragkoefficient" sägs det att former med stort luftmotstånd har en högre dragkoefficient.
   • Tänk till exempel på flygplanets vingar. Formen på en typisk vinge av ett flygplan kallas a flygblad. Denna släta, smala och rundade form rör sig lätt genom luften. Dragkoefficienten är mycket låg - 0,45. Å andra sidan kan du föreställa dig att en vinge har skarpa vinklar, är blockformad eller ser ut som ett prisma. Dessa vingar genererar mycket mer friktion eftersom de genererar mycket motstånd under flygningen. Prismor har alltså en större dragkoefficient än vingprofiler - cirka 1,14.
4. Gör objektet mindre strömlinjeformat. Ett annat fenomen relaterat till de olika dragkoefficienterna för de olika formerna är att objekt med en större, mer kvadratisk "kåpa" genererar generellt mer drag än andra objekt. Dessa föremål består av grova, raka linjer och vanligtvis smalnar inte mot baksidan. Å andra sidan är strömlinjeformade föremål ofta mer rundade och avsmalnande mot ryggen - som fiskens kropp.
   • Till exempel hur den genomsnittliga familjebilen är utformad idag jämfört med samma typ för decennier sedan. Tidigare var bilar mycket mer blockiga och hade mycket mer raka och rektangulära linjer. Idag är de flesta familjebilar mycket mer strömlinjeformade och till stor del mjukt rundade. Detta görs med avsikt - en strömlinjeformad form innebär att en bil upplever mindre luftmotstånd, vilket minskar motorns ansträngning för att flytta bilen (och minskar körsträckan).
5. Använd material som låter mindre luft passera igenom. Vissa material tillåter vätskor och gaser att passera igenom. Med andra ord finns det hål för vätskan att passera genom. Detta säkerställer att ytan på föremålet som vätskan trycker mot blir mindre, så det blir mindre motstånd.Denna egenskap förblir giltig även om hålen är mikroskopiska - så länge hålen är tillräckligt stora för att vätska / luft ska kunna passera genom kommer motståndet att minskas. Detta är anledningen till att fallskärmar, utformade för att generera mycket luftmotstånd och därmed minska fallhastigheten för någon eller något, är gjorda av stark, lätt siden eller nylon och inte bomulls- eller kaffefilter.
   • För att ge ett exempel på den här egenskapen i aktion, tänk på vad som händer med ett bordtennisfladdermöss när du borrar några hål i den. Det blir då mycket lättare att flytta paddeln snabbt. Hålen låter luft passera genom medan du svänger paddeln, vilket kraftigt minskar motståndet och gör att paddeln kan röra sig snabbare.
6. Öka objektets hastighet. Slutligen, oavsett formen på ett föremål eller hur permeabelt materialet det är gjort av, kommer motståndet det möter alltid att öka när det rör sig snabbare. Ju snabbare ett objekt rör sig, desto mer flytande måste det röra sig, vilket i sin tur ökar motståndet. Objekt som rör sig med mycket höga hastigheter kan uppleva mycket hög friktion på grund av det höga motståndet, så dessa objekt kommer vanligtvis att strömlinjeformas där, annars faller de isär på grund av motståndets kraft.
   • Tänk på Lockheed SR-71 "Blackbird", ett experimentellt spionplan byggt under det kalla kriget. Blackbird, som kunde flyga i hastigheter högre än mach 3.2, stötte på extremt motstånd från dessa höga hastigheter, trots sin strömlinjeformade design - tillräckligt extrem för att få flygplanets metallkropp att expandera på grund av värmen som genereras av friktion från luften under flygningen. .

Varningar

• Extremt hög friktion kan frigöra mycket energi i form av värme! Till exempel vill du verkligen inte röra vid bilens bromsbelägg direkt efter att du har slagit hårt på bromsarna!
• De stora krafter som frigörs när de dras genom en vätska kan orsaka strukturella skador på det föremålet. Om du till exempel sticker den platta sidan av en tunn plywoodbit i vattnet medan du kryssar en motorbåt, är chansen att den kommer att rivas i strimlor.