Saturs

• Lai soli
• 1. metode no 2: Rupjākas virsmas izveidošana
• 2. metode no 2: palieliniet pretestību šķidrumā vai gāzē
• Brīdinājumi

Vai esat kādreiz aizdomājušies, kāpēc rokas sasilst, kad jūs tās ātri saberzat, vai kāpēc jūs faktiski varat izraisīt uguni, berzējot divas nūjas kopā? Atbilde ir berze! Kad divas virsmas noberžas viena pret otru, tās pretosies viena otras kustībai mikroskopiskā līmenī. Šī pretestība radīs enerģiju siltuma veidā, ko jūs varat izmantot, lai sasildītu rokas, izveidotu uguni utt. Jo lielāka berze, jo vairāk enerģijas tiks atbrīvota, tāpēc zināt, kā palielināt berzi starp diviem kustīgiem. mehāniskās sistēmas daļas būtībā dod jums iespēju radīt daudz siltuma!

Lai soli

1. metode no 2: Rupjākas virsmas izveidošana

1. Izveidojiet vairāk “raupju” vai lipīgu kontaktpunktu. Kad divi materiāli slīd vai berzējas viens pret otru, var notikt trīs lietas: var aizķerties mazi stūri, plaisas un nelīdzenumi uz virsmas; viena vai abas virsmas var deformēties, reaģējot uz kustību; un galu galā jebkura virsmas atomi var sākt savstarpēji mijiedarboties. Praktiskos nolūkos visi šie trīs dara vienu un to pašu: rada berzi. Abrazīvu (piemēram, smilšpapīrs), deformējošu (piemēram, gumija) vai lipīgu (piemēram, līme utt.) Virsmu izvēle ir vienkāršs veids, kā palielināt berzi.
   • Tehniskās mācību grāmatas un tamlīdzīgi resursi var būt lielisks palīgs materiālu izvēlei, lai palielinātu berzi. Lielākajai daļai standarta būvmateriālu ir zināms "berzes koeficients" - tas ir, mērījums tam, cik liela berze rodas kopā ar citām virsmām. Zemāk ir uzskaitīti tikai dažu zināmu materiālu berzes koeficienti (augstāka vērtība norāda uz lielāku berzi):
   • Alumīnijs uz alumīnija: 0,34
   • Koks uz koka: 0,129
   • Sauss betons uz gumijas: 0,6-0,85
   • Mitrs betons uz gumijas: 0,45-0,75
   • Ledus uz ledus: 0,01
2. Spēcīgāk saspiediet abas virsmas kopā. Fizikas pamatdefinīcija nosaka, ka objekta berze ir proporcionāla normālajam spēkam (mūsu vajadzībām šis spēks ir vienāds ar to, ar kuru objekts spiež pret otru). Tas nozīmē, ka berzi starp divām virsmām var palielināt, ja virsmas saspiež kopā ar lielāku spēku.
   • Ja esat kādreiz izmantojis bremžu diskus (piemēram, tos, kas brauc ar automašīnu vai velosipēdu), tad redzējāt, ka šis princips darbojas. Šajā gadījumā, nospiežot bremzes, berzes radošo bloku komplekts tiek piespiests pie metāla diskiem, kas piestiprināti pie riteņiem. Jo spēcīgāk nospiedīsit bremzes, jo grūtāk bloki tiks nospiesti pret diskiem un būs lielāka berze. Tas ļauj ātri apturēt transportlīdzekli, bet arī atbrīvo daudz siltuma, tāpēc pēc spēcīgas bremzēšanas bremžu sistēmas bieži ir ļoti karstas.
3. Pārtrauciet jebkuru relatīvo kustību. Tas nozīmē, ka, ja viena virsma pārvietojas attiecībā pret otru, jūs to apturat. Līdz šim mēs esam koncentrējušies uz dinamisks (vai "slīdoša") berze - berze, kas rodas, kad divi priekšmeti vai virsmas berzējas viens pret otru. Faktiski šī berzes forma atšķiras no statisks berze - berze, kas rodas, kad objekts sāk kustēties pret citu objektu. Būtībā berze starp diviem objektiem ir vislielākā, kad tie sāk kustēties viens pret otru. Kad tie ir kustībā, berze samazinās. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc smagu priekšmetu ir grūti kustināt, nekā noturēt.
   • Lai novērotu atšķirību starp statisko un dinamisko berzi, izmēģiniet šo vienkāršo eksperimentu: Novietojiet krēslu vai citu mēbeli uz gludas grīdas jūsu mājās (nevis uz paklāja vai paklāja). Pārliecinieties, ka mēbeļu apakšpusē nav aizsargājošu "kniedes" vai jebkura cita veida materiāla, kas atvieglotu slīdēšanu uz grīdas. Izmēģiniet mēbeles tikai spiediet pietiekami stipri, lai tas sāk kustēties. Jums vajadzētu pamanīt, ka, tiklīdz mēbeles sāk kustēties, tās uzreiz kļūst daudz vieglāk stumt. Tas ir tāpēc, ka dinamiskā berze starp mēbelēm un grīdu ir mazāka nekā statiskā berze.
4. Noņemiet šķidrumus no virsmām. Šādi šķidrumi kā eļļa, tauki, vazelīns utt. Var ievērojami samazināt berzi starp objektiem un virsmām. Tas ir tāpēc, ka berze starp divām cietām daļām parasti ir daudz lielāka nekā starp cietajām vielām un šķidrumu starp tām. Lai palielinātu berzi, jūs varat izņemt visus iespējamos šķidrumus no vienādojuma, tikai "sausas" daļas izraisa berzi.
   • Izmēģiniet šo vienkāršo eksperimentu, lai iegūtu priekšstatu par to, cik lielā mērā šķidrumi var mazināt berzi: berzējiet rokas kopā, ja tās ir aukstas un vēlaties tās sasildīt. Jums vajadzētu būt iespējai uzreiz pamanīt, ka viņiem pēc berzes kļūst siltāk. Pēc tam uz plaukstām uzlieciet pietiekamu daudzumu losjona un mēģiniet darīt to pašu vēlreiz. Vajadzētu ne tikai vieglāk ātri noberzt rokas, bet arī pamanīsit, ka tās kļūst mazāk karstas.
5. Noņemiet riteņus vai nesējus, lai izveidotu slīdošu berzi. Riteņi, nesēji un citi "ritošie" priekšmeti piedzīvo īpašu berzes veidu, ko sauc par ritošo berzi. Šī berze gandrīz vienmēr ir mazāka nekā berze, kas rodas, pārvietojot to pašu objektu virs zemes. - Tāpēc šie objekti mēdz ripot un neslīdēt pa zemi. Lai palielinātu berzi mehāniskajā sistēmā, jūs varat noņemt riteņus, nesējus utt., Lai detaļas slīdētu viena pret otru, nevis ripotu.
   • Apsveriet, piemēram, atšķirību starp smagā svara vilkšanu virs zemes ratos un ekvivalentu svaru ratos. Vagonam ir riteņi, tāpēc to ir vieglāk vilkt nekā ratiņu, kas velkas gar zemi, vienlaikus radot lielu slīdošu berzi.
6. Palieliniet viskozitāti. Cietie priekšmeti nav vienīgās lietas, kas var radīt berzi. Arī šķidras vielas (šķidrumi un gāzes, piemēram, ūdens un gaiss) var radīt berzi. Berzes daudzums, ko šķidrums rada, plūstot gar cieto vielu, ir atkarīgs no vairākiem faktoriem. Viens no visvieglāk kontrolētajiem ir viskozitāte - to parasti sauc par "biezumu". Parasti šķidrumi ar augstu viskozitāti (tie ir "biezi", "lipīgi" utt.) Radīs lielāku berzi nekā šķidrumi, kas ir mazāk viskozi (tie ir "gludi" un "šķidri").
   • Piemēram, ņemiet vērā pūļu atšķirību, kas jums būs jāpieliek, pūšot ūdeni caur salmiem, salīdzinot ar medus pūšanu caur salmiem. Ūdens nav ļoti viskozs un viegli pārvietosies pa salmiem. Medu ir daudz grūtāk izpūst caur salmiem. Tas ir tāpēc, ka medus augstā viskozitāte rada lielu pretestību un tādējādi berzi, kad to izpūš caur šauru cauruli, piemēram, salmiņu.

2. metode no 2: palieliniet pretestību šķidrumā vai gāzē

1. Palieliniet šķidruma viskozitāti. Medijs, caur kuru objekts pārvietojas, uz objektu iedarbina spēku, kas kopumā mēģina atcelt berzes spēku uz objektu. Jo blīvāks šķidrums ir (un tāpēc viskozāks), jo lēnāk objekts pārvietosies caur šo šķidrumu noteikta spēka ietekmē. Piemēram: marmors caur gaisu nokritīs daudz ātrāk nekā caur ūdeni, un caur ūdeni ātrāk nekā caur sīrupu.
   • Vairuma šķidrumu viskozitāti var palielināt, pazeminot temperatūru. Piemēram: marmors caur aukstu sīrupu krīt lēnāk nekā caur sīrupu istabas temperatūrā.
2. Palieliniet gaisam pakļauto laukumu. Kā norādīts iepriekš, šķidras vielas, piemēram, ūdens un gaiss, plūstot gar cietajām daļām, var radīt berzi. Berzes spēku, ko objekts piedzīvo, pārvietojoties pa šķidru vielu, sauc par pretestību (atkarībā no barotnes to sauc arī par "gaisa pretestību", "ūdens izturību" utt.). Viena no pretestības īpašībām ir tā, ka objekts ar lielāku šķērsgriezumu - tas ir, objekts ar lielāku profilu, pārvietojoties pa šķidrumu, piedzīvo lielāku pretestību. Tas dod šķidrumam vairāk virsmas, pret kuru spiest, kas palielina berzi uz objektu, kad tas pārvietojas pa to.
   • Pieņemsim, ka oļu un papīra loksnes katra sver vienu gramu. Ja ļausim abiem krist vienlaikus, oļi nokritīs taisni uz leju, kamēr papīra lapa lēnām virpuļos uz leju. Šeit jūs redzat gaisa pretestību darbībā - gaiss nospiež pret lielu, plašu papīra virsmu, radot pretestību, un papīrs nokrīt daudz lēnāk nekā oļi, kam ir salīdzinoši šaurs šķērsgriezums.
3. Izvēlieties formu ar lielāku pretestību. Kaut arī objekta šķērsgriezums ir labs vispārīgi ir rezistora lieluma norāde, patiesībā rezistora aprēķini ir daudz sarežģītāki. Šķidrumos, caur kuriem tie šķērso, dažādas formas izturas dažādi - tas nozīmē, ka dažas formas (piemēram, plakanas plāksnes) ir izturīgākas nekā citas (piemēram, sfēras), kas izgatavotas no tā paša materiāla. Tā kā gaisa pretestības relatīvā lieluma mērījumu sauc arī par "pretestības koeficientu", tiek teikts, ka formām ar lielu gaisa pretestību ir lielāks pretestības koeficients.
   • Apsveriet, piemēram, lidmašīnas spārnus. Tipiskas lidmašīnas spārna formu sauc par a aerodroms. Šī gludā, šaurā un noapaļotā forma viegli pārvietojas pa gaisu. Izturības koeficients ir ļoti zems - 0,45. No otras puses, jūs varat iedomāties, ka spārnam ir asi leņķi, tas ir bloka formas vai izskatās kā prizma. Šie spārni rada daudz lielāku berzi, jo tie rada lielu pretestību lidojuma laikā. Tādējādi prismām ir lielāks pretestības koeficients nekā spārnu profiliem - aptuveni 1,14.
4. Padariet objektu mazāk racionalizētu. Vēl viena parādība, kas saistīta ar dažādu formu atšķirīgajiem pretestības koeficientiem, ir tāda, ka objekti ar lielāku kvadrātveida kvadrātu "pārklājumu" parasti rada lielāku pretestību nekā citi objekti. Šie priekšmeti sastāv no raupjām, taisnām līnijām un parasti nesamazinās muguras virzienā. No otras puses, racionalizēti priekšmeti bieži ir vairāk noapaļoti un konusveida virzienā uz muguru - kā zivs ķermenis.
   • Piemēram, tas, kā mūsdienās tiek veidots vidējais ģimenes auto, salīdzinot ar to pašu tipu pirms desmitiem gadu. Agrāk automašīnas bija daudz bloķētākas un tām bija daudz vairāk taisnu un taisnstūrveida līniju. Mūsdienās lielākā daļa ģimenes automašīnu ir daudz vienkāršākas un lielā mērā maigi noapaļotas. Tas tiek darīts ar nolūku - racionalizēta forma nozīmē, ka automašīnai ir mazāka pretestība, samazinot motora piepūli automašīnas pārvietošanai (un samazinot gāzes nobraukumu).
5. Izmantojiet materiālu, kas ļauj iziet mazāk gaisa. Daži materiāli ļauj iziet cauri šķidrumiem un gāzēm. Citiem vārdiem sakot, šķidruma izlaišanai ir caurumi. Tas nodrošina, ka objekta virsma, pret kuru spiež šķidrums, kļūst mazāka, tāpēc ir mazāka pretestība.Šī īpašība paliek spēkā pat tad, ja urbumi ir mikroskopiski - kamēr urbumi ir pietiekami lieli, lai šķidrums / gaiss varētu iziet cauri, pretestība tiks samazināta. Tāpēc izpletņi, kas paredzēti, lai radītu lielu gaisa pretestību un tādējādi samazinātu kāda vai kāda kritiena ātrumu, ir izgatavoti no stipra, gaiša zīda vai neilona, ​​nevis kokvilnas vai kafijas filtriem.
   • Lai sniegtu piemēru par šo īpašumu darbībā, padomājiet par to, kas notiek ar galda tenisa nūju, kad tajā urbjat dažas bedrītes. Pēc tam kļūst daudz vieglāk ātri pārvietot lāpstiņu. Caurumi ļauj gaisam iziet cauri, šūpojot lāpstiņu, kas ievērojami samazina pretestību un ļauj lāpstiņai pārvietoties ātrāk.
6. Palieliniet objekta ātrumu. Visbeidzot, neatkarīgi no objekta formas vai no tā, cik caurlaidīgs ir materiāls, no kura tas izgatavots, pretestība, ar kuru tas saskaras, vienmēr palielināsies, pārvietojoties ātrāk. Jo ātrāk objekts pārvietojas, jo šķidrumam tam būs jākustas, kas savukārt palielina pretestību. Objekti, kas pārvietojas ar ļoti lielu ātrumu, var izturēt ļoti lielu berzi augstās pretestības dēļ, tāpēc šie objekti parasti tur tiks sakārtoti vai arī pretestības spēka dēļ tie sabruks.
   • Apsveriet Lockheed SR-71 "Blackbird", eksperimentālu spiegu lidmašīnu, kas tika uzcelta aukstā kara laikā. Blackbird, kas spēja lidot ar ātrumu, kas lielāks par mach 3.2, neraugoties uz racionalizēto konstrukciju, saskārās ar ārkārtīgi lielu pretestību no šī lielā ātruma - pietiekami ārkārtīgi, lai izraisītu lidmašīnas metāla fizelāžas paplašināšanos siltuma dēļ, ko lidojuma laikā radīja berze no gaisa. .

Brīdinājumi

• Īpaši liela berze var atbrīvot daudz enerģijas siltuma veidā! Piemēram, jūs patiešām nevēlaties pieskarties automašīnas bremžu klučiem tūlīt pēc tam, kad esat stipri nospiedis bremzes!
• Lielie spēki, kas izdalās, velkot cauri šķidrumam, var izraisīt šī objekta strukturālus bojājumus. Piemēram, ja, braucot ar ātrlaivu, ūdenī iebāzīsiet plāna saplākšņa plakano pusi, iespējams, tā tiks saplēsta drupās.