Sisältö

• Askeleet
• Menetelmä 1/2: Korien pintojen hankaaminen
• Menetelmä 2/2: Eturesistanssi
• Vinkkejä

Oletko koskaan miettinyt, miksi kätesi lämpenevät, kun hankaat niitä toisiaan vasten, tai miksi voit sytyttää tulen hankaamalla kahta puuta? Vastaus on kitka! Kun kaksi kappaletta liikkuu toisiinsa nähden, syntyy kitkavoima, joka estää tällaisen liikkeen.Kitka voi aiheuttaa energian vapautumista lämmön, käsien lämpenemisen, tulipalon jne. Muodossa. Mitä enemmän kitkaa, sitä enemmän energiaa vapautuu, joten lisäämällä kitkaa mekaanisen järjestelmän liikkuvien osien välillä saat paljon lämpöä!

Askeleet

Menetelmä 1/2: Korien pintojen hankaaminen

1. 1 Kun kaksi kappaletta liikkuu toisiinsa nähden, voi tapahtua seuraavat kolme prosessia: kappaleiden pintojen epätasaisuudet häiritsevät kappaleiden liikettä toisiinsa nähden; yksi tai molemmat rungon pinnat voivat muodonmuutoksen seurauksena liikkua; kunkin pinnan atomit voivat olla vuorovaikutuksessa keskenään. Kaikki nämä prosessit liittyvät kitkan esiintymiseen. Siksi kitkan lisäämiseksi valitse kappaleita, joissa on hankaava pinta (kuten hiekkapaperi), epämuodostunut pinta (kuten kumi) tai pinta, jolla on tarttuvuusominaisuuksia (kuten tahmea).
   • Lisätietoja kitkan lisäämiseen tarkoitettujen materiaalien valitsemisesta on opetusohjelmissa tai verkkoresursseissa. Tavallisista materiaaleista löydät niiden kitkakertoimet (määrällinen ominaisuus voimalle, joka tarvitaan liukumaan tai siirtämään yksi materiaali toisen pinnan yli). Joidenkin materiaalien kitkakertoimet on lueteltu alla (mitä suurempi kerroin, sitä suurempi kitka):
   • Alumiinista alumiiniin: 0,34
   • Puu puusta: 0,129
   • Kuiva betoni kumin päällä: 0,6-0,85
   • Märkäbetoni kumilla: 0,45-0,75
   • Jää jäällä: 0,01
2. 2 Paina kappaleita lähemmäs toisiaan lisätäksesi kitkaa, koska kitkavoima on verrannollinen hankaavaan kappaleeseen vaikuttavaan voimaan (voima, joka on kohtisuorassa kappaleiden liikesuuntaan nähden suhteessa toisiinsa).
   • Ajattele levyjarruja autossa. Mitä enemmän jarrupoljinta painetaan, sitä enemmän jarrupalat painetaan pyörän vannetta vasten, sitä enemmän kitkaa tulee ja auto pysähtyy nopeammin. Mutta mitä voimakkaampi kitka, sitä enemmän lämpöä vapautuu, joten kovaa jarrutettaessa jarrupalat kuumenevat hyvin.
3. 3 Jos yksi keho on liikkeessä, pysäytä se. Tähän mennessä olemme tarkastelleet liukuvaa kitkaa, joka syntyy, kun kappaleet liikkuvat toisiinsa nähden. Liukuva kitka on paljon pienempi kuin staattinen kitka eli voima, joka on voitettava kahden kosketuskappaleen liikkeelle panemiseksi. Siksi on vaikeampaa siirtää raskasta esinettä kuin hallita sitä, kun se jo liikkuu.
   • Tee yksinkertainen koe ymmärtääksesi liukukitkan ja staattisen kitkan välisen eron. Aseta tuoli tasaiselle lattialle (ei matolle). Varmista, että tuolin jaloissa ei ole kumia tai muita tyynyjä liukumisen estämiseksi. Siirrä tuolia työntämällä sitä. Huomaat, että kun tuoli on liikkeessä, sinun on helpompi työntää sitä, koska tuolin ja lattian välinen liukukitka on pienempi kuin lepokitka.
4. 4 Irrota kahden pinnan välinen rasva kitkan lisäämiseksi. Voiteluaineet (öljyt, vaseliini jne.) Vähentävät merkittävästi hankauskappaleiden välistä kitkavoimaa, koska kiintoaineiden välinen kitkakerroin on paljon suurempi kuin kiinteän aineen ja nesteen välinen kitkakerroin.
   • Tee yksinkertainen koe. Hiero kuivat kädet yhteen ja huomaat, että niiden lämpötila on noussut (ne ovat lämpimämpiä). Nyt kastele kädet ja hiero niitä uudelleen. Nyt ei vain ole helpompaa hieroa käsiäsi yhteen, vaan ne myös kuumenevat vähemmän (tai hitaammin).
5. 5 Päästä eroon laakereista, pyöristä ja muista vierintäkappaleista päästäksesi eroon vierintäkitasta ja saada liukukitka, joka on paljon suurempi kuin ensimmäinen (siksi yhden rungon rullaaminen suhteessa toiseen on helpompaa kuin sen työntäminen / vetäminen).
   • Kuvittele esimerkiksi, että laitat saman massan ruumiit kelkkaan ja pyörään. Pyörillä varustettu kärry on paljon helpompi siirtää (vierintäkitka) kuin kelkka (liukukitka).
6. 6 Lisää nesteen viskositeettia kitkavoiman lisäämiseksi. Kitkaa ei tapahdu vain kiinteiden aineiden liikkuessa, vaan myös nesteissä ja kaasuissa (vedessä ja ilmassa). Kitka nesteen ja kiinteän aineen välillä riippuu useista tekijöistä, esimerkiksi nesteen viskositeetista - mitä suurempi nesteen viskositeetti, sitä suurempi kitkavoima.
   • Kuvittele esimerkiksi, että juot vettä ja hunajaa oljen läpi. Vesi, jolla on alhainen viskositeetti, pääsee helposti oljen läpi, mutta hunaja, jolla on korkea viskositeetti, tuskin kulkee oljen läpi (koska hunaja hankaa enemmän oljen seiniä vasten).

Menetelmä 2/2: Eturesistanssi

1. 1 Lisää kehon pinta -alaa. Kuten edellä todettiin, kun kiinteät aineet liikkuvat nesteissä ja kaasuissa, syntyy myös kitkavoima. Voimaa, joka estää kappaleiden liikkeen nesteissä ja kaasuissa, kutsutaan eturesistanssiksi (joskus sitä kutsutaan ilmanvastukseksi tai vedenkestävyydeksi). Etusuoja on suurempi kehon pinta -alan kasvaessa, joka on suunnattu kohtisuoraan kehon liikesuuntaan nesteen tai kaasun läpi.
   • Ota esimerkiksi 1 g painava pelletti ja saman painoinen paperiarkki ja vapauta ne samanaikaisesti. Vilja putoaa heti lattialle ja paperiarkki vajoaa hitaasti alas. Tässä vetovoima on vain näkyvissä - paperin pinta -ala on paljon suurempi kuin pelletin, joten ilmanvastus on suurempi ja paperi putoaa lattialle hitaammin.
2. 2 Käytä kehon muotoa, jolla on korkea vastuskerroin. Liikettä kohtisuoraan suuntautuneen kehon pinnan alueen perusteella eturintavastus voidaan arvioida vain yleisesti. Eri muotoiset kappaleet ovat vuorovaikutuksessa nesteiden ja kaasujen kanssa eri tavoin (kun kappaleet liikkuvat kaasun tai nesteen läpi). Esimerkiksi pyöreällä litteällä levyllä on enemmän vastusta kuin pyöreällä pallomaisella levyllä. Eri muotoisten kappaleiden vetoa kuvaavaa arvoa kutsutaan vastuskerroimeksi.
   • Ajattele esimerkiksi lentokoneen siipeä. Lentokoneen siiven muotoa kutsutaan ilmakalvoksi. Se on tyylikäs, kapea ja pyöristetty muoto, jolla on alhainen vastuskerroin (noin 0,45). Toisaalta kuvittele, että lentokoneen siipi on muotoiltu neliön muotoiseksi, suorakulmaiseksi prismaksi. Tällaisilla siivillä vastus olisi valtava (tämä on totta, koska suorakulmaisen neliön prisman vastuskerroin on 1,14).
3. 3 Käytä vähemmän virtaviivaisia ​​kappaleita. Suurilla kuutiomaisilla kappaleilla on pääsääntöisesti suuri vastus. Tällaisilla rungoilla on suorakulmaiset kulmat, eivätkä ne kaventu loppua kohti. Toisaalta virtaviivaisilla kappaleilla on pyöristetyt reunat ja ne yleensä kapenevat loppua kohti.
   • Vertaa esimerkiksi modernia autoa ja useita vuosikymmeniä sitten valmistettua autoa. Vanhat autot olivat neliömäisiä, kun taas nykyaikaisilla autoilla on monia sileitä kaaria. Siksi nykyaikaisissa autoissa on vähemmän vastusta ja ne vaativat pienempää moottoritehoa (mikä johtaa polttoainetalouteen).
4. 4 Käytä kappaleita ilman reikiä. Kaikki kehon läpivientireiät vähentävät ilmanvastusta sallimalla ilman tai veden virtaamisen reiän läpi (reiät pienentävät kehon pinta -alaa kohtisuoraan liikettä kohti). Mitä suuremmat läpivientireiät, sitä pienempi vastus. Siksi laskuvarjot, jotka on suunniteltu luomaan paljon vastusta (hidastamaan pudotuksen nopeutta), on valmistettu kestävästä, kevyestä silkistä tai nailonista, ei sideharsosta.
   • Voit esimerkiksi lisätä ping-pong-melon nopeutta poraamalla meloa useita reikiä (pienentämään melon pinta-alaa ja vähentämään vastusta).
5. 5 Lisää kehon nopeutta lisätäksesi vastusta (tämä koskee minkä tahansa muodon ja materiaalin kappaleita). Mitä suurempi esineen nopeus on, sitä suuremman nesteen tai kaasun tilavuuden sen on läpäistävä ja sitä suurempi vastus. Erittäin suurilla nopeuksilla liikkuvat kappaleet kestävät valtavasti, joten niitä on virtaviivaistettava; muuten vastarinta tuhoaa heidät.
   • Ajatellaan esimerkiksi Lockheed SR-71: tä, joka on kylmän sodan aikana rakennettu kokeellinen tiedustelulentokone. Tämä lentokone pystyi lentämään suurella nopeudella M = 3,2 ja virtaviivaisesta muodostaan ​​huolimatta se koki valtavaa vastusta (niin suurta, että metalli, josta lentokoneen runko tehtiin, laajeni kuumennettaessa kitkan takia).

Vinkkejä

• Muista, että kitka vapauttaa paljon energiaa lämmön muodossa. Älä esimerkiksi koske auton jarrupalat heti jarrutuksen jälkeen!
• Muista, että suuret vastusvoimat voivat johtaa nesteessä liikkuvan kehon tuhoutumiseen. Jos esimerkiksi laitat veneretken aikana veteen vanerikappaleen (niin että sen pinta on kohtisuorassa veneen liikkeeseen nähden), vaneri todennäköisesti rikkoutuu.