1
2 Терті Види сил тертя Від чого залежить сила тертя? Терті в механізмах і машинах Цікаві факти
3 Історія вивчення тертя Перше дослідженні законів тертя належить знаменитому італійському вченому і художнику Леонардо да Вінчі (15 століття): сила тертя, що виникає при контакті тіла з поверхнею іншого тіла, пропорційна силі притиснення, спрямована проти напрямку руху і не залежить від площі контакту дотичних поверхонь .
4 Терті процес взаємодії твердих тіл при їх відносному русі (зміщення) або при русі твердого тіла в газоподібному або рідкому середовищі. По-іншому називається фрикційним взаємодією (англ. Friction). Вивчення процесів тертя займається розділ фізики, який називається механікою фрикційного взаємодії, або трибологов (tribology) .твёрдих тел англ. фізікітрібологіейtribology
5 При наявності відносного руху двох контактуючих тіл сили тертя, що виникають при їх взаємодії, можна поділити на: 1. Терті ковзання сила, що виникає при поступальному переміщенні одного з контактуючих (взаємодіючих) тел щодо іншого і діюча на це тіло в напрямку, протилежному напрямку ковзання ; Терті ковзання
6 2. Терті кочення момент сил, що виникає при коченні одного з двох контактуючих / взаємодіючи їхніх тіл щодо іншого і протидіє обертанню тіла, що рухається; Терті кочення момент сил
7 Що вигідніше: качении або ковзанні?
8 При відсутності відносного руху двох контактуючих тіл і наявності сил, що прагнуть здійснити таке русі, в ряді ситуацій виникає терті покоятреніі спокою сила, що виникає між двома контактуючими тілами і перешкоджає виникненню відносного руху. Цю силу необхідно подолати для того, щоб привести два контактують тіла в русі один щодо одного. Вона діє в напрямку, протилежному напрямку можливого руху.
9 Напрямку сили тертя
10 З фізики взаємодії терті прийнято розділяти на: Сухе, коли взаємодіючі тверді тіла не розділені ніякими додатковими шарами / мастилами дуже рідко зустрічається на практиці випадок. Характерна відмінна риса сухого тертя наявність значної сили тертя спокою. сили тертя спокою рідинне (в'язке) рідинне (в'язке), при взаємодії тіл, розділених шаром твердого тіла (порошком графіту), рідини або газу (мастила) різної товщини як правило, зустрічається при терті кочення, коли тверді тіла занурені в жідкость.порошком графіту рідини газу мастила Змішане, коли область контакту містить ділянки сухого і рідинного тертя; Граничне, коли в області контакту можуть містяться шари і ділянки різної природи (окисні плівки, рідина і т. Д.) Найбільш поширений випадок при терті ковзання.
11 Терті в механізмах і машинах У більшості традиційних механізмів (ДВС, автомобілі, зубчасті шестерні та ін.) Для зменшення сили тертя використовуються різні натуральні і синтетичні масла і мастила. ДВС У сучасних механізмах для цієї мети використовується також напиленні покриттів (тонких плівок) на деталі. З мініатюризацією механізмів і створення мікроелектромеханічних систем (МЕМС) і нано- електро-механічних-систем (НЕМС) величина тертя в порівнянні з діючими в механізмі силами збільшується і стає досить значною тонких плівок мікроелектромеханічних систем і при цьому не може бути зменшена за допомогою звичайних мастил , що викликає значний теоретичний і практичний інтерес інженерів і вчених до даної області. Для вирішення проблеми тертя створюються нові методи його зниження в рамках трибології і науки про поверхні (англ.). трибології науки про поверхні англ.
12 Від чого залежить сила тертя спокою? Чим важче книга, що лежить на столі, чим сильніше вона притискається до столу, тим важче її зрушити. Сила тертя залежить від сили тиску тіла на поверхню.
13 Ще від чого залежить ця сила? Зрушити книгу по гладко відполірованого столу легше, ніж по шершавому. Тому сила тертя спокою залежить також і від матеріалу дотичних поверхонь. Санки, полози яких оббиті залізом, зрушити легше, ніж санки з необітимі полозами: терті заліза про сніг менше, ніж терті дерева про сніг.
14 Ходити по дерев'яній підлозі можна впевненіше, ніж по кам'яній: терті спокою між підошвами черевиків і дерев'яною підлогою більше, ніж між тими ж підошвами і кам'яними плитами, і ноги менше ковзають. При одному і тому ж тиску між дотичними поверхнями тертя спокою буде різним для різних пар матеріалів.
15 Для різних матеріалів коефіцієнт тертя різний. Так, для металу по дереву він дорівнює 1/2. Значить, для того щоб зрушити на дерев'яному столі сталеву плитку вагою в 2 кілограми, потрібно потягнути її з силою в 1 кілограм. Коефіцієнт тертя стали по льоду дорівнює 0,027. Щоб зрушити ту ж плитку по гладкому льоду, потрібно всього 54 грами. Знаючи коефіцієнти тертя і користуючись формулою Fтр = kN, інженери можуть заздалегідь розрахувати силу тяги, необхідну для приведення в рух різних механізмів і машин.
16 Виявляється, швидкості пересування він багато в чому зобов'язаний покриває тіло жирової мастилі, яка значно зменшує тертя об воду. В історії терті кочення перемогло терті ковзання, людство винайшло колісний транспорт. Але заміна санок колесами ще не була повною перемогою над тертя - адже колесо насаджено на вісь.
17 У всіх машинах є одна спільна риса: в будь-який з них що-небудь обов'язково обертається. І скрізь є нерозлучна пара - вісь і її підпора - підшипник. ___ У 19 столітті на вулицях можна було зустріти кумедний транспорт! Людина, що їхав на такому велосипеді - самокаті, рухався, відштовхуючись ногами!
18 Як влаштований кульковий підшипник? Ці кільця - обойми мають на звернених один до одного поверхнях виточені канавки. Між обойм знаходяться сталеві кульки. При крученні підшипника кульки котяться по канавках в обіймах. Чим краще відполіровані поверхні доріжок і кульок, тим менше тертя. Щоб кульки не тікали в одну купу, їх розділяє сепаратор. Сепаратори зазвичай робляться пластикові, сталеві або бронзові.
19 Цікаві факти На перший погляд, терті - "шкідливий" явище, людина змушена його всіляко зменшувати. Однак, якби не воно, людина, наприклад, не міг би і з місця зрушити - ковзанні на ожеледі яскравий тому доказ.
20 Це цікаво! Збільшенні сили опору руху при зростанні швидкості призводить до сталого рівномірному руху тіла при падінні з великої висоти в рідині або газі (наприклад, в атмосфері). Так парашутист до розкриття парашута може придбати швидкість всього лише до 50 м / с, а краплі дощу, в залежності від їх розмірів, досягають швидкостей від 2 до 7 м / с.
21 Найнижчий коефіцієнт тертя для твердого тіла (0,02) має відомий вам тефлон. У кожної сучасної людини є на кухні каструлі і сковорідки з антипригарним тефлоновим покриттям.
22 Звичайно, комерційне назві «тефлон» зручніше, ніж його справжнє ім'я політетрафторетилен. Тефлон - дитя хімії 20 століття. Будучи, на відміну від графіту і молібденіту, чудовим ізолятором, тефлон почав свою кар'єру в електротехнічної промисловості, потім в медицині і в побутовій техніці. Тефлон має найнижчий коефіцієнт тертя з усіх відомих твердих речовин. Тому він і знаходить широке застосування в твердосмазочних матеріалах.
23 Точно відомо, що такий спосіб застосовувався австралійцями, а також індіанцями Південної Америки. При цьому способі видобутку вогню найчастіше одна людина змінював іншого, але обертанні не припинялося, поки не досягали успіху.
24 Можна отримувати вогонь, завдаючи по твердому каменю удари якимось металевим предметом, наприклад, ножем. Такий пристрій з вилучення вогню існувало з давніх часів і пізніше стало називатися "кресало". Цілком ймовірно, що висіканні вогню за допомогою двох каменів було найдавнішим способом його отримання, хоча отриманні вогненних іскор при обробці кам'яних знарядь праці стародавня людина оцінив і використовував далеко не відразу.
25 А перші сірники були винайдені в 1830 році 19-річним французьким хіміком Шарлем Соріано. Це були фосфорні сірники. Ці сірники спалахували навіть від взаємного тертя в коробці і при терті про будь-яку тверду поверхню, наприклад, підошву чобота. Ці сірники не мали запаху, але були шкідливі для здоров'я, так як білий фосфор дуже отруйний.
26 За призначенням розрізняють сірники, які запалюються в звичайних умовах, влагоупорние (розраховані на запалюванні після зберігання у вологих умовах, наприклад в тропіках), вітрові (зажигающиеся на вітрі) та ін. У 1855 році шведський хімік Лундстрем почав використовувати для виробництва сірників нешкідливий червоний фосфор . Такі сірники легко запалювалися про заздалегідь приготовлену поверхню і практично не займається. Перші «шведські сірники» Лундстрема дійшли практично до наших днів.
27 запальничка - це теж пристрій для видобування вогню. Принцип дії заснований на самозаймання пірофорних сплавів, наприклад, при терті. У сучасній запальничці займанні пального проводиться під дією іскри, що виходить від згоряння найменшої дрібниці «кременю», зрізаної зубцюватим колесом - кресалом.
28 Гідрокостюми, які спеціально розробляються для підводного полювання і фрідайвінгу, випускаються з понад гладким покриттям із зовнішнього боку для зменшення втрат на терті при ковзанні в воді.
29 Якщо у потяга одночасно відкрити всі вікна, то обтіканні його повітрям настільки погіршиться, що сила опору руху зросте приблизно на чверть.
30 В спорті опорі набігаючого потоку повітря - далеко не завжди зло. Згадаймо про підступних, захоплюючих дух ударах «сухий лист» в футболі чи знаменитих кручених подачах в волейболі та тенісі. Всі ці віртуозні прийоми засновані на складних аеродинамічних ефекти і були б абсолютно неможливі в порожнечі.
31 А що можна сказати про метанні спортивних снарядів? Атлет, перенесений на Місяць, здатний кинути ядро раз в шість далі, ніж на Землі. Інша річ спортивне спис: уподібнившись планеру, воно понеслося б в рекордному кидку спортсмена за стометрову позначку! На Місяці немає атмосфери, зате сила тяжіння ослаблена в шість з половиною разів. На Марсі сила тяжіння в два рази менше земного, а атмосфера сильно розріджена. Хто став би переможцем в метанні списа в заочних змаганнях землян з представниками цих небесних світил? У спорті опорі набігаючого потоку повітря - далеко не завжди зло. Згадаймо про підступних, захоплюючих 'дух ударах «сухий лист» в футболі чи знаменитих кручених подачах в волейболі та тенісі. Всі ці віртуозні прийоми засновані на складних аеродинамічних ефекти і були б абсолютно неможливі в порожнечі.
32 Тепер про стрибки в довжину. Стрибка передують потужний розбіг і поштовх, які залежать від сили тертя між підошвою спортсмена і біговою доріжкою. Ця сила на Місяці менше в 6,5 раз, т. Е. Рівно в стільки, у скільки, завдяки ослабленою силі тяжіння, повинна зрости при даній швидкості розбігу довжина стрибка. Менша гравітація, даючи місячним стрибуна одна перевага, тут же позбавляє його іншого, не менш важливого. Появі пластиків з різними фрикційними властивостями дозволило в одних випадках створити бігові доріжки, футбольні поля і корти з штучними покриттями, а з іншого вирішити ще більш складне завдання: замінити слизький сніг на гірськолижних трасах і трамплінах. Для цього найбільш доцільно використовувати матеріали, які мають не тільки низький коефіцієнт тертя, але і рифлену поверхню.
33 Терті в природі