Saturs

• Soļi
• 1. metode no 2: virsmu beršana
• 2. metode no 2: frontālā pretestība
• Padomi

Vai esat kādreiz domājuši, kāpēc rokas sasilst, berzējot tās viena pret otru, vai kāpēc jūs varat uzliesmot, berzējot divus koka gabalus? Atbilde ir berze! Kad divi ķermeņi pārvietojas viens pret otru, parādās berzes spēks, kas novērš šādu kustību.Berzes rezultātā var izdalīties enerģija siltuma, roku sasilšanas, ugunsgrēka un tā tālāk veidā. Jo lielāka berze, jo vairāk enerģijas tiek atbrīvota, tāpēc, palielinot berzi starp kustīgajām detaļām mehāniskā sistēmā, jūs iegūsit daudz siltuma!

Soļi

1. metode no 2: virsmu beršana

1. 1 Kad divi ķermeņi pārvietojas viens pret otru, var notikt šādi trīs procesi: ķermeņu virsmas nelīdzenumi traucē ķermeņu kustību attiecībā pret otru; šādas kustības rezultātā viena vai abas ķermeņa virsmas var deformēties; katras virsmas atomi var mijiedarboties. Visi šie procesi ir saistīti ar berzes rašanos. Tāpēc, lai palielinātu berzi, izvēlieties korpusus ar abrazīvu virsmu (piemēram, smilšpapīru), deformējamu virsmu (piemēram, gumiju) vai virsmu ar adhezīvām īpašībām (piemēram, lipīga).
   • Plašāku informāciju par materiālu izvēli berzes palielināšanai skatiet apmācībās vai tiešsaistes resursos. Parastajiem materiāliem varat atrast to berzes koeficientus (spēka kvantitatīvā īpašība, kas nepieciešama, lai slīdētu vai pārvietotu vienu materiālu virs cita virsmas). Dažu materiālu berzes koeficienti ir uzskaitīti zemāk (jo lielāks koeficients, jo lielāka berze):
   • No alumīnija līdz alumīnijam: 0,34
   • Koks pret koku: 0,129
   • Sausais betons virs gumijas: 0,6-0,85
   • Mitrs betons uz gumijas: 0,45-0,75
   • Ledus uz ledus: 0,01
2. 2 Piespiediet ķermeņus tuvāk viens otram, lai palielinātu berzi, jo berzes spēks ir proporcionāls spēkam, kas iedarbojas uz berzes korpusu (spēks, kas vērsts perpendikulāri ķermeņu kustības virzienam viens pret otru).
   • Padomājiet par disku bremzēm automašīnā. Jo vairāk nospiežat bremžu pedāli, jo vairāk bremžu kluči tiek piespiesti pie riteņa loka, jo lielāka kļūst berze un automašīna apstājas ātrāk. Bet jo spēcīgāka ir berze, jo vairāk tiek atbrīvots siltums, tāpēc, bremzējot spēcīgi, bremžu kluči ļoti sakarst.
3. 3 Ja viens ķermenis ir kustībā, pārtrauciet to. Līdz šim mēs esam apsvēruši bīdāmo berzi, kas rodas, kad ķermeņi pārvietojas viens pret otru. Bīdāmā berze ir daudz mazāka nekā statiskā berze, tas ir, spēks, kas jāpārvar, lai iedarbinātu divus saskarē esošos ķermeņus. Tāpēc ir grūtāk pārvietot smagu priekšmetu, nekā to kontrolēt, kad tas jau kustas.
   • Veiciet vienkāršu eksperimentu, lai saprastu atšķirību starp bīdāmo berzi un statisko berzi. Novietojiet krēslu uz gludas grīdas (nevis paklāja). Pārliecinieties, ka uz krēsla kājām nav gumijas vai citu spilventiņu, lai novērstu slīdēšanu. Nospiediet krēslu, lai to pārvietotu. Jūs pamanīsit, ka, tiklīdz krēsls ir kustībā, jums būs vieglāk to stumt, jo bīdāmā berze starp krēslu un grīdu ir mazāka nekā atpūtas berze.
4. 4 Lai palielinātu berzi, atbrīvojieties no taukiem starp abām virsmām. Smērvielas (eļļas, vazelīns u.c.) ievērojami samazina berzes spēku starp berzes ķermeņiem, jo ​​berzes koeficients starp cietajām vielām ir daudz lielāks nekā berzes koeficients starp cietu vielu un šķidrumu.
   • Veiciet vienkāršu eksperimentu. Berzējiet sausas rokas kopā, un pamanīsit, ka to temperatūra ir paaugstinājusies (tās ir siltākas). Tagad samitriniet rokas un berziet tās vēlreiz. Tagad jums ir ne tikai vieglāk berzēt rokas kopā, bet arī tās sakarst mazāk (vai lēnāk).
5. 5 Atbrīvojieties no gultņiem, riteņiem un citiem ritošajiem korpusiem, lai atbrīvotos no rites berzes un iegūtu bīdāmo berzi, kas ir daudz lielāka par pirmo (tādēļ viena korpusa rullēšana attiecībā pret otru ir vieglāka nekā stumšana / vilkšana).
   • Piemēram, iedomājieties, ka jūs ievietojat vienas masas ķermeņus ragaviņās un ratiņos. Ratiņus ar riteņiem ir daudz vieglāk pārvietot (rites berze) nekā ragavas (bīdāmās berzes).
6. 6 Palieliniet šķidruma viskozitāti, lai palielinātu berzes spēku. Berze rodas ne tikai, pārvietojot cietās vielas, bet arī šķidrumos un gāzēs (attiecīgi ūdenī un gaisā). Berze starp šķidrumu un cietu vielu ir atkarīga no vairākiem faktoriem, piemēram, šķidruma viskozitātes - jo augstāka šķidruma viskozitāte, jo lielāks berzes spēks.
   • Piemēram, iedomājieties, ka dzerat ūdeni un medu caur salmiņu. Ūdens ar zemu viskozitāti viegli izies cauri salmiem, bet medus, kuram ir augsta viskozitāte, diez vai izies cauri salmiem (jo medus vairāk beržas pret salmu sienām).

2. metode no 2: frontālā pretestība

1. 1 Palieliniet ķermeņa virsmas laukumu. Kā minēts iepriekš, kad cietās vielas pārvietojas šķidrumos un gāzēs, rodas arī berzes spēks. Spēku, kas novērš ķermeņu kustību šķidrumos un gāzēs, sauc par frontālo pretestību (dažreiz to sauc par gaisa pretestību vai ūdens izturību). Frontālā pretestība ir lielāka, palielinoties ķermeņa virsmas laukumam, kas ir vērsts perpendikulāri ķermeņa kustības virzienam caur šķidrumu vai gāzi.
   • Piemēram, paņemiet granulu, kas sver 1 g, un tāda paša svara papīra lapu un atlaidiet tās vienlaikus. Graudi uzreiz nokritīs uz grīdas, un papīra lapa lēnām nogrims. Šeit vilkšanas princips ir vienkārši redzams - papīra virsmas laukums ir daudz lielāks nekā granulām, tāpēc gaisa pretestība ir lielāka un papīrs lēnāk nokrīt uz grīdas.
2. 2 Izmantojiet ķermeņa formu ar augstu pretestības koeficientu. Pēc ķermeņa virsmas laukuma, kas vērsts perpendikulāri kustībai, par frontālo pretestību var spriest tikai vispārīgi. Dažādu formu ķermeņi dažādos veidos mijiedarbojas ar šķidrumiem un gāzēm (kad ķermeņi pārvietojas pa gāzi vai šķidrumu). Piemēram, apaļai plakanai plāksnei ir lielāka pretestība nekā apaļai lodveida plāksnei. Vērtību, kas raksturo dažādu formu ķermeņu vilkšanu, sauc par pretestības koeficientu.
   • Piemēram, apsveriet lidmašīnas spārnu. Lidmašīnas spārna formu sauc par aerofilu. Tā ir gluda, šaura un noapaļota forma ar zemu pretestības koeficientu (aptuveni 0,45). No otras puses, iedomājieties, ka lidmašīnas spārns ir veidots kā kvadrātveida, taisnstūrveida prizma. Šādiem spārniem pretestība būtu milzīga (tā ir taisnība, jo kvadrātveida taisnstūra prizmas pretestības koeficients ir 1,14).
3. 3 Izmantojiet mazāk racionalizētus korpusus. Parasti lieliem kubiskiem ķermeņiem ir augsta pretestība. Šādiem ķermeņiem ir taisnstūra stūri un tie nesamazinās līdz galam. No otras puses, racionalizētiem korpusiem ir noapaļotas malas un tie parasti sašaurinās līdz galam.
   • Piemēram, salīdziniet mūsdienu automašīnu un automašīnu, kas izgatavota pirms vairākām desmitgadēm. Vecās automašīnas bija kvadrātveida, bet mūsdienu automašīnām ir daudz gludu līkumu. Tāpēc mūsdienu automašīnām ir mazāka pretestība, un tām nepieciešama mazāka dzinēja jauda (kas nodrošina degvielas ekonomiju).
4. 4 Izmantojiet ķermeņus bez caurumiem. Jebkurš caurums ķermenī samazina pretestību, ļaujot gaisam vai ūdenim plūst caur caurumu (caurumi samazina ķermeņa virsmas laukumu perpendikulāri kustībai). Jo lielāki caurumi, jo zemāka pretestība. Tāpēc izpletņi, kas paredzēti, lai radītu lielu pretestību (lai palēninātu kritiena ātrumu), ir izgatavoti no izturīga, viegla zīda vai neilona, ​​nevis no marles.
   • Piemēram, jūs varat palielināt galda tenisa lāpstiņas ātrumu, izurbjot lāpstiņā vairākus caurumus (lai samazinātu lāpstiņas virsmas laukumu un samazinātu vilkšanu).
5. 5 Palieliniet ķermeņa ātrumu, lai palielinātu pretestību (tas attiecas uz jebkuras formas un materiāla ķermeņiem). Jo lielāks objekta ātrums, jo lielākam šķidruma vai gāzes tilpumam tam jāiet cauri, un jo lielāka ir pretestība. Ķermeņi, kas pārvietojas ļoti lielā ātrumā, izjūt milzīgu pretestību, tāpēc tiem jābūt racionalizētiem; pretējā gadījumā pretestības spēks tos iznīcinās.
   • Piemēram, apsveriet Lockheed SR-71, eksperimentālu izlūkošanas lidmašīnu, kas būvēta aukstā kara laikā. Šis lidaparāts varēja lidot ar lielu ātrumu M = 3,2 un, neraugoties uz racionalizēto formu, piedzīvoja milzīgu pretestību (tik lielu, ka berzes dēļ karsējot izplešas metāls, no kura tika izgatavota lidmašīnas fizelāža).

Padomi

• Atcerieties, ka berze izdala daudz enerģijas siltuma veidā. Piemēram, nepieskarieties automašīnas bremžu klučiem uzreiz pēc bremzēšanas!
• Paturiet prātā, ka lieli pretestības spēki var izraisīt ķermeņa, kas pārvietojas šķidrumā, iznīcināšanu. Piemēram, ja laivu brauciena laikā jūs ievietojat saplākšņa gabalu ūdenī (tā, lai tā virsma būtu perpendikulāra laivas kustībai), tad, visticamāk, saplāksnis saplīsīs.