Trintis yra jėga, besipriešinanti santykiniam judesiui ir atsirandanti ne tik kūnų sąsajoje, bet ir kūnų viduje, kaip ir skysčių atveju. Trinties koeficiento sąvoką pirmasis suformulavo Leonardo da Vinci. Trinties koeficiento dydį lemia paviršių savybės, aplinka, paviršiaus ypatybės, tepalo buvimas ir kt.

Trinties dėsniai

Yra penki trinties dėsniai ir jie yra:

• Judančio objekto trintis yra proporcinga ir statmena normaliajai jėgai.

• Objekto patiriama trintis priklauso nuo paviršiaus, su kuriuo jis liečiasi, pobūdžio.

• Trintis nepriklauso nuo sąlyčio srities, kol yra sąlyčio sritis.

• Kinetinė trintis nepriklauso nuo greičio.

• Statinės trinties koeficientas yra didesnis nei kinetinės trinties koeficientas.

Kai matome bet kurį objektą, matome lygų paviršių, bet kai į tą patį objektą žiūrime pro mikroskopą, matome, kad net lygus daiktas turi šiurkščius kraštus. Pro mikroskopą matomos mažytės kalvos ir grioveliai, žinomi kaip paviršiaus nelygumai. Taigi, kai vienas objektas perkeliamas ant kito, šie paviršiaus nelygumai susipainioja ir sukelia trintį. Kuo daugiau šiurkštumo, tuo daugiau nelygumų ir didesnė bus jėga.

Statinė trintis

Yra keletas teorijų, susijusių su statinės trinties priežastimis, ir, kaip ir dauguma su trintimi susijusių sąvokų, kiekviena iš jų galioja tam tikromis sąlygomis, bet žlunga kitomis aplinkybėmis. Realioms programoms (ypač susijusioms su pramoninėmis mašinomis ir judėjimu). Valdykite dvi plačiausiai priimtas statinės trinties teorijas, susijusias su mikroskopiniu paviršių šiurkštumu.

Nepriklausomai nuo to, kaip puikiai apdirbtas, apdirbtas ir nuvalytas paviršius, jis neišvengiamai turės nešvarumų – iš esmės šiurkštumą, susidedantį iš viršūnių ir slėnių, panašiai kaip kalnų grandinėje. (Techniškai smailės yra nelygumai.) Kai du paviršiai liečiasi, gali atrodyti, kad jie turi didelį, aiškiai apibrėžtą sąlyčio plotą, tačiau iš tikrųjų kontaktas vyksta tik tam tikrose vietose, ty ten, kur abu paviršiai trukdo.

Šių mažų sąlyčio plotų tarp asperitetų suma vadinama realia arba efektyvia sąlyčio zona. Kadangi šios atskiros sąlyčio sritys yra labai mažos, slėgis (slėgis = jėga ÷ plotas) tarp paviršių šiuose taškuose yra labai didelis. Šis ypatingas slėgis leidžia sukibti tarp paviršių per procesą, žinomą kaip šaltas suvirinimas, kuris vyksta molekuliniu lygiu. Kad paviršiai galėtų judėti vienas kito atžvilgiu, ryšiai, sukeliantys šį sukibimą, turi būti nutraukti.

Be to, paviršių šiurkštumas reiškia, kad kai kuriose vietose vieno paviršiaus nelygumai nusėda į kito paviršiaus slėnius – kitaip tariant, paviršiai susipins.

Šios tarpusavyje sujungtos vietos turi būti sulaužytos arba plastiškai deformuotos, kad paviršiai galėtų judėti. Kitaip tariant, turi atsirasti dilimas. Taigi, daugeliu atvejų statinę trintį sukelia ir kontaktinių paviršių sukibimas, ir dilimas.

Statinės trinties dėsniai

Yra du statinės trinties dėsniai:

1. Pirmasis įstatymas: Didžiausia statinės trinties jėga nepriklauso nuo sąlyčio srities.
2. Antrasis įstatymas: Didžiausia statinės trinties jėga lyginama su normaliąja jėga, t.y., jei normalioji jėga didėja, padidėja ir didžiausia išorinė jėga, kurią objektas gali atlaikyti nejudėdamas.

Statinės trinties formulės išvestinė

Panagrinėkime mg svorio bloką, gulintį ant horizontalaus paviršiaus, kaip parodyta paveikslėlyje. Kai kūnas prispaudžiamas prie paviršiaus, paviršius deformuojasi, net jei atrodo, kad jis yra standus. Deformuotas paviršius stumia kūną normalia jėga R, kuri yra statmena paviršiui. Tai vadinama normalia reakcijos jėga. Jis subalansuoja mg tai yra

R = mg

Dabar apsvarstykime, kad blokui taikoma jėga P. Akivaizdu, kad kūnas lieka ramybės būsenoje, nes kita jėga F veikia horizontalia kryptimi ir prieštarauja taikomajai jėgai P, todėl kūno jėga lygi nuliui. Ši jėga F, veikianti išilgai kūno paviršiaus, besiliečiančio su stalo paviršiumi, vadinama trinties jėga.

Taigi tol, kol kūnas nejuda F = P. Tai reiškia, kad padidinus P, didėja ir trintis F, kuri visada lieka lygi P.

Ši trinties jėga, kuri veikia tol, kol prasideda tikrasis judėjimas, yra žinoma kaip statinė trintis.

Statinės trinties koeficientas

Statinė trintis – tai trintis, kuri atsiranda, kai objektas yra pastatomas ant paviršiaus. Ir kinetinė trintis atsiranda dėl objekto judėjimo paviršiumi. Trintis gerai apibūdina trinties koeficientas ir paaiškinama kaip santykis tarp trinties jėgos ir normaliosios jėgos. Tai padeda objektui gulėti ant paviršiaus. Statinės trinties koeficientas yra skaliarinis dydis ir žymimas μ_s.

Statinės trinties koeficiento formulė išreiškiama kaip

mu_{s} = frac{F}{N}

Kur

m _s = statinės trinties koeficientas

F = statinė trinties jėga

N = normali jėga

Kinetinė trintis

Kinetinė trintis apibrėžiama kaip jėga, kuri veikia tarp judančių paviršių. Kūnas, judantis paviršiumi, patiria jėgą priešinga judėjimo kryptimi. Jėgos dydis priklausys nuo kinetinės trinties tarp dviejų medžiagų koeficiento.

Trintis lengvai apibrėžiama kaip jėga, kuri sulaiko slydantį objektą. Kinetinė trintis yra visko dalis ir trukdo dviejų ar daugiau objektų judėjimui. Jėga veikia priešinga kryptimi nei objektas nori slysti.

Jei automobilis turi sustoti, mes įjungiame stabdžius ir būtent čia atsiranda trintis. Einant, kai norisi staiga sustoti, trintis reiškia dar kartą padėkoti. Tačiau kai turime sustoti vidury balos, viskas tampa sunkesnė, nes ten mažesnė trintis ir ji negali labai padėti.

Įveikus statinę trintį tarp dviejų paviršių, judėjimui iš esmės pašalinamos ir molekulinės kliūtys (šaltas suvirinimas tarp sluoksnių), ir tam tikru laipsniu mechaninės kliūtys (kliūtys tarp paviršių įdubimų ir slėnių). Pradėjus judėjimą, tam tikras dilimas ir toliau vyksta, tačiau daug mažesniu lygiu nei esant statinei trinčiai, o santykinis greitis tarp paviršių neužtenka laiko papildomam šaltam suvirinimui (išskyrus ypač mažo greičio atvejus).

Įveikiant didžiąją dalį sukibimo ir dilimo, kad būtų paskatintas judėjimas, pasipriešinimas judėjimui tarp paviršių sumažėja, o paviršiai dabar juda veikiami kinetinės trinties, kuri yra daug mažesnė nei statinė trintis.

Kinetinės trinties dėsniai

Yra keturi kinetinės trinties dėsniai:

1. Pirmasis įstatymas: Kinetinės trinties jėga (F_k) yra tiesiogiai proporcinga normaliai reakcijai (N) tarp dviejų besiliečiančių paviršių. kur, m _k ​ = konstanta, vadinama kinetinės trinties koeficientu.
2. Antrasis įstatymas: Kinetinės trinties jėga nepriklauso nuo besiliečiančių paviršių formos ir matomo ploto.
3. Trečiasis įstatymas: Tai priklauso nuo kontaktinio paviršiaus pobūdžio ir medžiagos.
4. Ketvirtasis dėsnis: Jis nepriklauso nuo besiliečiančio objekto greičio, jei santykinis greitis tarp objekto ir paviršiaus nėra per didelis.

Kinetinės trinties formulė

Kinetinės trinties koeficientas žymimas graikiška raide mu ( m ), su indeksu k. Kinetinės trinties jėga yra m _k kartų didesnė už įprastą kūno jėgą. Jis išreiškiamas niutonais (N).

Kinetinės trinties lygtis gali būti parašyta taip:

Kinetinės trinties jėga = (kinetinės trinties koeficientas) (normali jėga)

F _k = m _k h

kur,

F _k = kinetinės trinties jėga

m _k kinetinės trinties koeficientas

h = normali jėga (graikų raidė eta)

Kinetinės trinties formulės darinys

Panagrinėkime svorio bloką mg gulėti ant horizontalaus paviršiaus, kaip parodyta paveikslėlyje. Kai kūnas prispaudžiamas prie paviršiaus, paviršius deformuojasi, net jei atrodo, kad jis yra standus. Deformuotas paviršius stumia kūną normalia jėga R kuri yra statmena paviršiui. Tai vadinama normalia reakcijos jėga. Jis subalansuoja mg tai yra R = mg .

stygų lygybė java

Dabar laikykime tai jėga P dedamas ant bloko, kaip parodyta. Aišku, kūnas lieka ramybėje, nes kažkokia kita jėga F pradeda veikti horizontalia kryptimi ir priešinasi taikomai jėgai P dėl to kūno jėga lygi nuliui. Ši jėga F, veikianti išilgai kūno paviršiaus, besiliečiančio su stalo paviršiumi, vadinama trinties jėga .

Taigi tol, kol kūnas nejuda F = P . Tai reiškia, kad padidinus P, didėja ir trintis F, kuri visada lieka lygi P.

Kai padidiname taikomą jėgą šiek tiek daugiau nei ribinė trintis, prasideda tikrasis judėjimas. Tai nereiškia, kad trintis išnyko. Tai tik reiškia, kad jėga įveikė ribojančią trintį. Ši trinties jėga šiame etape žinoma kaip kinetinė trintis arba dinaminė trintis.

Kinetinė arba dinaminė trintis yra priešinga jėga, kuri atsiranda, kai kūnas iš tikrųjų juda kito kūno paviršiumi.

Statinės ir kinetinės trinties taikymas

Statinės trinties taikymas

Kai kurie realūs statinės trinties pavyzdžiai pateikti toliau pateiktuose punktuose:

• Popieriai ant stalviršio
• Ant lentynos kabantis rankšluostis
• Žymė knygoje
• Ant kalno stovintis automobilis

Kinetinės trinties taikymas

Kai kurie realūs kinetinės trinties pavyzdžiai pateikti toliau pateiktuose punktuose.

• Trintis taip pat vaidina didžiulį vaidmenį kasdieniuose įvykiuose, pavyzdžiui, kai trina du objektai. Gautas judesys virsta šiluma ir dėl to kai kuriais atvejais kyla gaisras.
• Jis taip pat yra atsakingas už nusidėvėjimą, todėl mums reikia alyvos mašinų dalims sutepti, nes ji sumažina trintį.
• Kai du objektai trinami vienas į kitą, trinties jėga paverčiama šilumine energija, o tai retais atvejais sukelia gaisrą
• Kinetinė trintis yra atsakinga už mašinos dalių susidėvėjimą, todėl svarbu mašinos dalis sutepti alyva.

Skirtumas tarp statinės ir kinetinės trinties

Statinės ir kinetinės trinties pavyzdžiai

1 klausimas: vyras per grindis stumia didelę kartoninę 75,0 kg masės dėžę.

Sprendimas:

Kinetinės trinties koeficientas yra μ_k= 0,520

Darbuotojas į priekį veikia 400,0 N jėgą.

Koks yra trinties jėgos dydis?

Atsakymas: ant plokščio paviršiaus normalią objekto jėgą galima sužinoti pagal formulę

h = mg

Pakeitus η reikšmę lygtyje F_k= m_kη , mes gauname

F_k= (0,520) (75,0 kg) (9,80 m/s²) = 382,2 N

2 klausimas: atlikdami aukščiau pateiktą klausimą, apskaičiuokite dėžę judinančią grynąją jėgą?

Sprendimas:

Grynoji jėga, veikianti kūną, yra visų kūną veikiančių jėgų suma.

Šiuo atveju kūną veikiančios jėgos yra žmogaus veikiama jėga ir priešinga kryptimi veikianti kinetinė trintis.

Jei judėjimas į priekį laikomas teigiamu, grynoji jėga apskaičiuojama taip:

F_neto= F_darbininkas– F_k

Pakeitę reikšmes aukščiau pateiktoje lygtyje, gauname

F_neto= 400 N – 382,2 N = 17,8 N

3 klausimas: kodėl riedėjimo metu atsiranda trintis?

Atsakymas:

Teoriškai rutulys kontaktuoja su paviršiumi.

Tačiau realybėje rutulys (ir/ar paviršius) dėl apkrovos deformuojasi, o kontaktinis plotas tampa elipsės formos.

Teoriškai riedėjimo paviršiai, pavyzdžiui, esantys daugumoje sukamųjų ir linijinių guolių (išskyrus slydimo guolius), neturėtų susidurti su trinties jėgomis.

Tačiau realiame pasaulyje trys veiksniai sukelia riedėjimo paviršių trintį:

1. Mikroslydimas tarp paviršių (paviršiai slysta vienas kito atžvilgiu)

2. Neelastingos medžiagų savybės (t.y. deformacija).

3. Paviršių šiurkštumas

4 klausimas: 10 kg sveriantis objektas dedamas ant lygaus paviršiaus. Statinė trintis tarp šių dviejų paviršių yra 15 N. Raskite statinės trinties koeficientą?

Sprendimas:

Duota

m = 10 kg

F = 15 N

m_s= ?

Mes tai žinome,

Normalioji jėga, N = mg

Taigi, N = 10 × 9,81 = 98,1 N

Statinės trinties koeficiento formulė yra tokia:

m_s= 15/N

java string concat

m_s= 15/98,1

m _s = 0,153

5 klausimas: objekto normalioji jėga ir statinė trinties jėga yra atitinkamai 50 N ir 80 N. Rasti statinės trinties koeficientą?

Sprendimas:

Duota

N = 50 N

F = 80 N ir μ_s= ?

Statinės trinties koeficiento formulė yra

m_s= F/N

m_s= 80/50

m_s= 1,6

6 klausimas: koks yra ryšys tarp statinės ir kinetinės trinties?

Atsakymas:

Statinės trinties jėga išlaiko nejudantį objektą ramybėje. Įveikus statinės trinties jėgą, judantį objektą sulėtina kinetinės trinties jėga.

7 klausimas: šaldytuvas sveria 1619 N, o statinės trinties koeficientas yra 0,50. Kokia jėga naudojama mažiausiai šaldytuvui perkelti?

Sprendimas:

Pateikti duomenys:

Šaldytuvo svoris, W=1619 N

W = 1619 Š

Statinės trinties koeficientas, μ_s= 0,50

Minimali jėga, reikalinga šaldytuvui perkelti, gali būti nurodyta kaip:

F = m_sIN

F = 0,50 × 1619

F = 809,50 N.