Frecarea este forța care se opune mișcării unui obiect. Pentru a opri un obiect în mișcare, forța trebuie să acționeze în direcția opusă direcției de mișcare. De exemplu, dacă împingi o minge întinsă pe podea, aceasta se va mișca. Forța împingerii îl mută în alt loc. Treptat, mingea încetinește și se oprește din mișcare. Forța care se opune mișcării unui obiect se numește frecare. În natură și în tehnologie, există un număr mare de exemple de aplicare a acestei forțe.
Tipuri de frecare
Există diferite tipuri de frecare:
O lamă de patine care se mișcă pe gheață este un exemplu de alunecare. Pe măsură ce patinatorul se mișcă în jurul patinoarului, partea de jos a patinelor atinge podeaua. Sursa de frecare este contactul dintre suprafața lamei și gheață. Greutatea unui obiect și tipul de suprafață pe care se deplasează determinăcantitatea de alunecare (frecare) dintre două obiecte. Un obiect greu exercită mai multă presiune pe suprafața pe care alunecă, astfel încât va exista mai multă frecare de alunecare. Deoarece frecarea se datorează forțelor atractive dintre suprafețele obiectelor, cantitatea de frecare depinde de materialele celor două obiecte care interacționează. Încearcă să patinezi pe un lac neted și vei găsi că este mult mai ușor decât să patinezi pe un drum accidentat cu pietriș
- Fricțiunea de repaus (coeziunea) - forța care apare între 2 corpuri în contact și previne apariția mișcării. De exemplu, pentru a muta un dulap, a bate un cui sau a lega șireturile, trebuie să depășiți forța de aderență. Există multe exemple similare de frecare în natură și tehnologie.
- Când mergi pe bicicletă, contactul dintre roată și drum este un exemplu de frecare la rulare. Când un obiect se rostogolește pe o suprafață, forța necesară pentru a depăși frecarea de rulare este mult mai mică decât cea necesară pentru a depăși alunecarea.
Fricare cinetică
Când ați împins cartea pe masă și s-a deplasat la o anumită distanță, a experimentat frecarea obiectelor în mișcare. Această forță este cunoscută ca forță de frecare cinetică. Acționează pe o suprafață pe alta atunci când două suprafețe se freacă una de ceal altă, deoarece una sau ambele suprafețe se mișcă. Dacă puneți cărți suplimentare deasupra primei cărți pentru a crește forța normală, forța de frecare cinetică va ficrește.
Există următoarea formulă: Ffrecare=ΜFn. Forța de frecare cinetică este egală cu produsul dintre coeficientul de frecare cinetică și forța normală. Există o relație liniară între aceste două forțe. Coeficientul de frecare cinetică raportează forța de frecare cu forța normală. Deoarece este o forță, unitatea de măsură este Newton.
Fricare statică
Imaginați-vă că încercați să împingeți o canapea pe podea. Îl apeși cu puțină forță, dar nu se mișcă. Forța de frecare statică acționează ca răspuns la forță, în încercarea de a provoca mișcarea unui obiect staționar. Dacă nu există o astfel de forță asupra obiectului, forța de frecare statică este zero. Dacă există o forță care încearcă să provoace mișcare, atunci a doua va crește la valoarea sa maximă înainte de a fi depășită și mișcarea va începe.
Formulă pentru această vizualizare: Ffriction=ΜsFn. Forța de frecare statică este mai mică sau egală cu produsul dintre coeficientul de frecare statică Μ (s) și forța normală F (n). În exemplul canapelei, forța maximă de frecare statică echilibrează forța persoanei care o împinge până când canapeaua începe să se miște.
Măsurarea coeficienților de frecare
Ce determină forța de frecare? În natură și tehnologie, materialele din care sunt realizate suprafețele joacă un anumit rol. De exemplu, imaginați-vă că încercați să jucați baschet în timp ce purtați șosete în loc de pantofi sport. Aceasta poateînrăutăți semnificativ șansele de câștig. Pantoful ajută la furnizarea puterii necesare pentru a frâna și a schimba rapid direcția în timp ce alergați pe suprafață. Există mai multă frecare între pantofii tăi și un teren de baschet decât între șosete și podeaua din lemn lustruit.
Diferiți coeficienți arată cât de ușor poate aluneca un obiect peste altul. Măsurătorile exacte ale acestora sunt destul de sensibile la condițiile de suprafață și sunt determinate experimental. Suprafețele umede se comportă foarte diferit față de suprafețele uscate.
Fizica: forța de frecare în natură și tehnologie
Te confrunți cu fricțiuni tot timpul și ar trebui să te bucuri că este posibil. Această forță ajută la menținerea obiectelor staționare în loc și o persoană nu cade atunci când merge. Ce este frecarea? În natură și tehnologie, exemple pot fi găsite la fiecare pas. Poate nu-ți dai seama, dar ești deja foarte familiarizat cu această putere. Are loc în direcția opusă mișcării și, din această cauză, este o forță care afectează mișcarea obiectelor.
Când mutați cutia pe podea, frecarea lucrează împotriva cutiei în direcția opusă cutiei. Pe măsură ce cobori un munte, frecarea funcționează împotriva mișcării tale în jos. Când aplicați frânele într-o mașină și continuați să vă mișcați pentru un timp, frecarea funcționează împotriva direcției dvs. de alunecare, ceea ce ajută, în cele din urmă, să oprească complet alunecarea.
Când două obiecte se „frec” unul în celăl alt, forțele sunt stabiliteatracție între moleculele obiectelor, provocând frecare. În natură și tehnologie, poate apărea între aproape orice faze ale materiei - solide, lichide și gaze. Frecarea are loc între două obiecte, cum ar fi o cutie și o podea, dar poate apărea și între pești și apa în care înoată și obiecte care cad în aer. Frecarea datorată aerului are o denumire specială: rezistența aerului.
Rolul frecării în natură, tehnologie, viață
Fricația este o parte integrantă a experienței umane. Avem nevoie de tracțiune pentru a merge, a sta, a munci și a merge. În același timp, avem nevoie de energie pentru a depăși rezistența la mișcare, așa că prea multă frecare necesită energie în exces pentru a lucra, ceea ce duce la ineficiență. În secolul 21, omenirea se confruntă cu două provocări: penuria de energie și încălzirea globală cauzată de arderea combustibililor fosili. Astfel, capacitatea de a controla frecarea a devenit o prioritate de top în lumea de astăzi. Cu toate acestea, mulți încă nu înțeleg natura fundamentală a frecării.
Fricația în natură și tehnologie (fizică) a fost întotdeauna un subiect de curiozitate. Studiul intens al originii acestei forțe a început în secolul al XVI-lea, în urma lucrării de pionierat a lui Leonardo da Vinci. Cu toate acestea, progresul în înțelegerea naturii sale a fost lent, împiedicat de lipsa unui instrument de măsurare precisă. Experimentele ingenioase efectuate de omul de știință Coulomb și alții au oferit informații importante pentru a pune bazele înțelegerii. Începând la sfârșitul anilor 1800 și la începutul secoluluiMotoarele cu abur, locomotivele și apoi avioanele au apărut în anii 1900. De asemenea, explorarea spațiului necesită o înțelegere clară a frecării și capacitatea de a o controla.
Progres semnificativ în aplicarea și controlul frecării în tehnologia naturii, în viața de zi cu zi, a fost realizat prin încercări și erori. La începutul secolului al XXI-lea, o nouă dimensiune a frecării la scară nanometrică a apărut datorită utilizării nanotehnologiilor. Înțelegerea umană a frecării atomice și moleculare se extinde rapid. Astăzi, eficiența energetică și producția de energie regenerabilă necesită o atenție imediată, deoarece știința se străduiește să reducă emisiile de carbon. Capacitatea de a controla frecarea devine un pas important în căutarea tehnologiilor durabile. Acesta este indicatorul eficienței energetice. Dacă este posibil să se reducă pierderile inutile de energie și să se crească eficiența energetică actuală, acest lucru va oferi timp pentru a dezvolta surse alternative de energie.
Exemple de frecare în viață
Frecarea este o forță rezistivă. Acesta împiedică mișcarea altui obiect prin aplicarea unei anumite forțe. Dar de unde vine această putere? În primul rând, merită să începem să o luăm în considerare de la nivel molecular. Frecarea pe care o vedem în viața de zi cu zi poate fi cauzată de rugozitatea suprafeței. Acesta este ceea ce oamenii de știință au crezut multă vreme că este motivul principal al apariției sale.
Cele mai simple exemple de frecare în natură și tehnologie sunt următoarele:
- Când mergi, forța de frecare pe careafectează talpa, ne oferă posibilitatea de a merge mai departe.
- O scară sprijinită de un perete nu cade pe podea.
- Oameni care își leagă șireturile.
- Fără forța de frecare, mașinile nu ar putea conduce nu numai în sus, ci și pe un drum plat.
- În natură, ajută animalele să se catarase în copaci.
Există multe astfel de puncte, sunt și cazuri în care această forță, dimpotrivă, poate interveni. De exemplu, pentru a reduce frecarea, peștilor li se oferă un lubrifiant special, datorită căruia, precum și forma aerodinamică a corpului, se pot mișca lin în apă.
