Innehåll

• Steg
• Metod 1 av 2: Gnugga kroppsytor
• Metod 2 av 2: Frontal motstånd
• Tips

Har du någonsin undrat varför dina händer blir varma när du gnuggar dem mot varandra, eller varför du kan elda genom att gnugga två träbitar? Svaret är friktion! När två kroppar rör sig relativt varandra visas en friktionskraft som förhindrar sådan rörelse.Friktion kan leda till att energi frigörs i form av värme, värmande händer, slagande eld osv. Ju mer friktion, desto mer energi frigörs, så genom att öka friktionen mellan rörliga delar i ett mekaniskt system får du mycket värme!

Steg

Metod 1 av 2: Gnugga kroppsytor

1. 1 När två kroppar rör sig relativt varandra kan följande tre processer inträffa: oegentligheter på kroppens yta stör kroppens rörelse i förhållande till varandra; en eller båda ytorna på kropparna kan deformeras till följd av sådan rörelse; atomer på varje yta kan interagera med varandra. Alla dessa processer är inblandade i uppkomsten av friktion. Därför, för att öka friktionen, välj kroppar med en slipande yta (t.ex. sandpapper), en deformerbar yta (t.ex. gummi) eller en yta som har vidhäftande egenskaper (som klibbig).
   • Mer information om hur du väljer material för att öka friktionen finns i självstudier eller online -resurser. För vanliga material kan du hitta deras friktionskoefficienter (en kvantitativ egenskap hos kraften som krävs för att glida eller flytta ett material över ytan på ett annat). Friktionskoefficienterna för vissa material listas nedan (ju högre koefficienten desto större friktion):
   • Aluminium till aluminium: 0,34
   • Trä mot trä: 0,129
   • Torr betong över gummi: 0,6-0,85
   • Våt betong på gummi: 0,45-0,75
   • Is på is: 0,01
2. 2 Pressa kropparna närmare varandra för att öka friktionen, eftersom friktionskraften är proportionell mot kraften som verkar på gnidningskroppen (kraften vinkelrätt mot kroppens rörelseriktning i förhållande till varandra).
   • Tänk på skivbromsar i en bil. Ju mer du trycker på bromspedalen, desto mer trycks bromsbeläggen mot fälgen, desto mer friktion blir och desto snabbare stannar bilen. Men ju starkare friktionen är, desto mer värme frigörs, så när bromsarna bromsas blir bromsbeläggen väldigt varma.
3. 3 Om en kropp är i rörelse, stoppa den. Hittills har vi övervägt den glidande friktionen som uppstår när kroppar rör sig relativt varandra. Glidande friktion är mycket mindre än statisk friktion, det vill säga kraften som måste övervinnas för att sätta två kontaktande kroppar i rörelse. Därför är det svårare att flytta ett tungt föremål än att kontrollera det när det redan rör sig.
   • Gör ett enkelt experiment för att förstå skillnaden mellan glidfriktion och statisk friktion. Placera din stol på ett slätt golv (inte matta). Se till att det inte finns något gummi eller andra dynor på stolbenen för att förhindra glidning. Tryck på stolen för att flytta den. Du kommer att märka att när stolen väl är i rörelse blir det lättare för dig att trycka på den eftersom glidfriktionen mellan stolen och golvet är mindre än den vilande friktionen.
4. 4 Bli av med fettet mellan de två ytorna för att öka friktionen. Smörjmedel (oljor, vaselin, etc.) minskar friktionskraften mellan gnidningskroppar avsevärt, eftersom friktionskoefficienten mellan fasta ämnen är mycket högre än friktionskoefficienten mellan ett fast ämne och en vätska.
   • Gör ett enkelt experiment. Gnid ihop torra händer så märker du att temperaturen har ökat (de är varmare). Fukta händerna nu och gnugga dem igen. Nu är det inte bara lättare för dig att gnugga ihop händerna, utan de värms också upp mindre (eller långsammare).
5. 5 Bli av med lager, hjul och andra rullkroppar för att bli av med rullningsfriktion och få glidfriktion som är mycket större än den första (därför är det lättare att rulla en kropp i förhållande till en annan än att trycka / dra den).
   • Tänk dig till exempel att du lägger kroppar av samma massa i en släde och på en hjulvagn. En vagn med hjul är mycket lättare att flytta (rullande friktion) än en släde (glidfriktion).
6. 6 Öka vätskans viskositet för att öka friktionskraften. Friktion uppstår inte bara vid rörelse av fasta ämnen, utan också i vätskor och gaser (vatten respektive luft). Friktion mellan en vätska och en fast substans beror på flera faktorer, till exempel vätskans viskositet - ju högre vätskans viskositet desto större friktionskraft.
   • Tänk dig till exempel att du dricker vatten och honung genom ett sugrör. Vatten med låg viskositet kommer lätt att passera genom ett sugrör, men honung, som har hög viskositet, kommer knappast att passera genom ett sugrör (eftersom honungen gnider mer mot halmens väggar).

Metod 2 av 2: Frontal motstånd

1. 1 Öka din kroppsyta. Som nämnts ovan uppstår också en friktionskraft när fasta ämnen rör sig i vätskor och gaser. Kraften som förhindrar förflyttning av kroppar i vätskor och gaser kallas frontalt motstånd (ibland kallas det luftmotstånd eller vattenmotstånd). Frontmotståndet är större med en ökning av kroppsytan, som är vinkelrät mot kroppens rörelseriktning genom en vätska eller gas.
   • Ta till exempel en pellet som väger 1 g och ett papper med samma vikt och släpp dem samtidigt. Kornet faller omedelbart till golvet och pappersarket sjunker långsamt ner. Här är dragprincipen bara synlig - pappersytan är mycket större än pellets, så luftmotståndet är större och papperet faller långsammare till golvet.
2. 2 Använd en kroppsform med en hög dragkoefficient. Genom området på kroppsytan riktad vinkelrätt mot rörelsen är det möjligt att bedöma om frontal motstånd endast i allmänna termer. Kroppar av olika former interagerar med vätskor och gaser på olika sätt (när kroppar rör sig genom en gas eller vätska). Till exempel har en rund platt platta mer drag än en rund bollformad platta. Värdet som kännetecknar dragningen av kroppar i olika former kallas dragkoefficienten.
   • Tänk till exempel på en flygplansvinge. Formen på en flygplansvinge kallas flygplanet. Det är en slank, smal och rundad form med en låg dragkoefficient (ca 0,45). Föreställ dig å andra sidan att en flygplansvinge är formad som ett fyrkantigt, rektangulärt prisma. För sådana vingar skulle dragningen vara enorm (detta är sant, eftersom dragkoefficienten för ett fyrkantigt rektangulärt prisma är 1,14).
3. 3 Använd mindre strömlinjeformade kroppar. Som regel har stora kubiska kroppar hög dragkraft. Sådana kroppar har rektangulära hörn och avsmalnar inte mot slutet. Å andra sidan har strömlinjeformade kroppar rundade kanter och vanligtvis avsmalnar mot slutet.
   • Jämför till exempel en modern bil och en bil som tillverkades för flera decennier sedan. Gamla bilar var fyrkantiga, medan moderna bilar har många släta kurvor. Därför har moderna bilar mindre dragkraft och kräver lägre motoreffekt (vilket leder till bränsleekonomi).
4. 4 Använd kroppar utan genomgående hål. Alla genomgående hål i kroppen minskar drag genom att låta luft eller vatten flöda genom hålet (hål minskar kroppsytan vinkelrätt mot rörelse). Ju större genomgående hål, desto lägre drag. Det är därför fallskärmar, som är utformade för att skapa mycket drag (för att sakta ner fallhastigheten), är tillverkade av slitstarkt, lätt siden eller nylon, inte gasväv.
   • Till exempel kan du öka hastigheten på din pingispaddel genom att borra flera hål i paddeln (för att minska paddelns yta och minska motståndet).
5. 5 Öka kroppshastigheten för att öka motståndet (detta gäller för kroppar av alla former och material). Ju högre hastighet ett objekt har, desto större vätskevolym eller gas måste det passera igenom och desto större drag. Kroppar som rör sig med mycket höga hastigheter upplever enorm dragkraft, så de måste effektiviseras; annars kommer motståndskraften att förstöra dem.
   • Tänk till exempel på Lockheed SR-71, ett experimentellt spaningsflygplan som byggdes under det kalla kriget. Detta flygplan kunde flyga med en hög hastighet på M = 3,2 och, trots sin strömlinjeformade form, upplevde enormt drag (så stort att metallen från vilken flygplanskroppen gjordes expanderade vid uppvärmning på grund av friktion).

Tips

• Kom ihåg att friktion släpper ut mycket energi i form av värme. Rör till exempel inte bilens bromsbelägg direkt efter inbromsning!
• Tänk på att höga motståndskrafter kan leda till förstörelse av en kropp som rör sig i en vätska. Till exempel, om du under en båttur lägger en bit plywood i vattnet (så att dess yta är vinkelrätt mot båtens rörelse), kommer troligen plywooden att gå sönder.