Bet koks judėjimas gamtoje ir technologijose, susijęs su fiziniu kontaktu tarp kietų kūnų, yra lydimas trinties. Šiame straipsnyje pateiksime trinties jėgos pavyzdžių ir parodysime, kokiais atvejais ji atlieka naudingą vaidmenį, o kokiais nepageidautina.
Kokios trinties rūšys yra tarp kietųjų medžiagų
Šiame straipsnyje apžvelgsime tik trinties jėgų, veikiančių tarp kietų objektų, turinčių fizinį kontaktą, pavyzdžius.
Viena iš svarbių trinties rūšių yra statinė trintis. Remiantis pačiu pavadinimu, galima daryti prielaidą, kad jis pasireiškia, kai vienas kūnas remiasi į kito paviršių. Visi žino, kad norint pajudinti kokį nors sunkų daiktą iš savo vietos, reikia taikyti tam tikrą išorinę jėgą, nukreiptą palei šio objekto ir paviršiaus, ant kurio jis stovi, kontaktinį paviršių. Šią jėgą atsveria statinė trinties jėga. Jis veikia tarp kontaktinių kūnų paviršių. Poilsio trintis atsiranda dėl liečiamų paviršių šiurkštumo, nesvarbu, kaipjie nebuvo lygūs.
Antras trinties tipas, į kurį žiūrėsime, yra slydimo trintis. Taip pat atsiranda dėl minėto šiurkštumo, kai kūnai slysdami pradeda judėti vienas kito atžvilgiu. Slydimo trinties jėgos veikimo kryptis ir taškas yra visiškai tokie patys kaip ir statinės trinties. Vienintelis skirtumas tarp šių jėgų yra tas, kad slydimo jėga visada yra mažesnė už ramybės jėgą.
Trečias trinties tipas, kuris technologijose vaidina ne mažesnį vaidmenį nei pirmieji du, yra riedėjimo trintis. Kaip sako jo pavadinimas, jis atsiranda, kai vienas kūnas rieda kito paviršiumi. Riedėjimo trinties priežastis slypi deformacijos histerezėje, kuri veda į riedėjimo kūno kinetinės energijos „išsiskirstymą“. Daugeliu praktinių atvejų ši trinties jėga yra 10–100 ar daugiau kartų mažesnė nei ankstesnių tipų trinties.
Visų tipų trinties jėgos yra tiesiogiai proporcingos atramos reakcijos jėgai, su kuria pastaroji veikia atitinkamą kūną.
Statinės trinties jėgos žala ir nauda: pavyzdžiai
Iš visų įvardintų trinties rūšių, ko gero, statinė trintis yra pati „nekenksmingiausia“. Faktas yra tas, kad praktiškai tai beveik visada atlieka naudingą vaidmenį. Vienintelis neigiamas aspektas yra tai, kad jis yra didesnis nei slydimo trintis. Pastarasis faktas reiškia, kad bet kokiai judėjimo pradžiai reikia įdėti daug pastangų. Pavyzdžiui, norėdami pradėti slidinėti ant sniego, pirmiausia turite tiesiogine prasme juos „nuplėšti“nuo sniego paviršiaus.
Yra daug pavyzdžiųstatinės trinties jėgos panaudojimas. Išvardykime juos:
- Vinys ir sraigtai, tvirtai laikantys du tvirtus medinius, plastikinius ir metalinius korpusus, atlieka savo funkciją veikiant nagrinėjamai jėgai.
- Vaikšto žmogus, važiuoja automobiliais keliais dėl to, kad statinė trintis yra didesnė nei slydimo trintis. Priešingu atveju mums būtų sunku judėti, žmonės ir transporto priemonės slystų vienoje vietoje.
- Visi kūnai, kurie remiasi į pasvirusius paviršius, atsiranda dėl statinės trinties. Jei pastarojo nebūtų, tuomet būtų neįmanoma įk alti rankinio stabdžio ant nuokalnės esančio automobilio ar bet kokio buities daikto ant stalo, kuris šiek tiek pasviręs į horizontą.
Slydimo trintis ir jos privalumai
Skirtingai nuo statinės trinties, kuri daugiausia vaidina teigiamą vaidmenį žmogaus gyvenime, slydimo trintis paprastai yra žalinga jėga. Tačiau galima pateikti du naudingos slydimo trinties jėgos pavyzdžius:
- Kadangi dėl slydimo trinties įkaista objektų paviršius (natūralus ir lengviausias būdas mechaninę energiją paversti šiluma), šis efektas gali būti naudojamas kūnų temperatūrai padidinti. Taigi senovėje mūsų protėviai kurdavo ugnį naudodami slydimo trintį.
- Kai vairuotojas nori sustabdyti transporto priemonę, jis nuspaudžia stabdžių pedalą. Tokiu atveju stabdžių diskai slysta rato ratlankio viduje ir sulėtina jo sukimąsi.
Pažeisti slydimo trintį
Slydimo trinties veikimo pavyzdžiai yra spintelės judėjimas ant grindų, kai norime ją pertvarkyti kambaryje, slidininko ir čiuožėjo slydimas, automobilio ratų slydimas, kai jie yra užblokuoti arba važiuojant slidžiu keliu paslysti tarp įvairių mašinų mechanizmų besitrinančių dalių.
Visais šiais atvejais slydimo trintis vaidina žalingą vaidmenį. Šie slydimo trinties žalos pavyzdžiai atsiranda dėl to, kad ji neleidžia mechaniniam judėjimui ir „suvalgo“tam tikrą kiekį kinetinės energijos (slidės, pačiūžos, judančios mašinų dalys). Be to, mechaninės energijos pavertimas šilumine energija sukelia besitrinančių dalių kaitinimą. Padidėjus jų temperatūrai, pasikeičia mikroskopinė struktūra, o tai pažeidžia medžiagų savybes. Galiausiai, išvardyti slydimo trinties jėgos pavyzdžiai lemia besitrinančių paviršių susidėvėjimą, nepageidaujamų griovelių atsiradimą ant jų ir plonėjimą.
Riedėjimo trintis ir jos žala bei nauda
Jei iš esmės atsižvelgsime į riedėjimo trinties jėgos naudingumo klausimą, paaiškėtų, kad jos iš viso nėra. Iš tiesų, riedėjimo trintis visada neleidžia mechaniniam sukimuisi, dėl to dėvisi darbinės dalys ir nepageidaujamas jų įkaitimas. Nepaisant to, riedėjimo reiškinys plačiai naudojamas inžinerijoje (guoliai, transporto priemonių ratai). Tai paaiškinama tuo, kad riedėjimo trinties jėga yra daug mažesnė už panašią slydimo jėgą, o tai sumažina jos mastelį dydžio eilėmis.žalingas poveikis.
Trinties jėgų didinimas ir mažinimas
Kaip matėme aukščiau pateiktuose pavyzdžiuose, statinės ir slydimo trinties jėgos kartais yra naudingos, o kartais – žalingos. Šiuo atžvilgiu žmonija jau seniai naudoja metodus trinties masteliui keisti tiek atitinkamos jėgos didėjimo, tiek jos mažėjimo kryptimi.
Puikūs pavyzdžiai, kaip padidinti trinties jėgą, yra kelių ledo barstymas smėliu ir druska. Dėl šių veiksmų padidėja ledo paviršiaus šiurkštumas ir dėl to didėja statinės ir slydimo trinties jėgos.
Kitas būdas padidinti svarstomas jėgas yra naudoti specialius paviršius. Ryškus pavyzdys yra automobilio žieminės padangos paviršius, pasižymintis giliu protektoriumi ir metaliniais spygliais.
Slidinėjant, taip pat besisukant įvairių mechanizmų guoliams, trintis vaidina neigiamą vaidmenį. Jai sumažinti naudojami specialūs lubrikantai, dažniausiai riebalų (vaško, litolio) pagrindu.
