Trintis yra reiškinys, su kuriuo nuolat susiduriame kasdieniame gyvenime. Neįmanoma nustatyti, ar trintis yra žalinga, ar naudinga. Žengti net žingsnį ant slidaus ledo atrodo nelengva užduotis, vaikščioti nelygia asf alto danga – vienas malonumas. Automobilių dalys be tepimo susidėvi daug greičiau.
Trinties tyrimas, pagrindinių jos savybių žinojimas leidžia žmogui ja naudotis.
Trinties jėga fizikoje
Jėga, atsirandanti dėl vieno kūno judėjimo ar bandymo judėti kito kūno paviršiumi, nukreipta prieš judėjimo kryptį, taikoma judantiems kūnams, vadinama trinties jėga. Trinties jėgos modulis, kurio formulė priklauso nuo daugelio parametrų, skiriasi priklausomai nuo pasipriešinimo tipo.
Išskiriami šie trinties tipai:
• poilsis;
• paslydimas;
• rieda.
Bet koks bandymas pajudinti sunkų daiktą (spintelę, akmenį) iš vietos veda į žmogaus jėgų įtampą. Tuo pačiu metu ne visada įmanoma pajudinti objektą. Poilsio trintis tam trukdo.
Poilsio būsena
Statinės trinties jėgos skaičiavimo formulėneleidžia mums jo pakankamai tiksliai nustatyti. Pagal trečiąjį Niutono dėsnį statinės pasipriešinimo jėgos dydis priklauso nuo veikiančios jėgos.
Didėjant jėgai, didėja ir trinties jėga.
0 < Fbėdos poilsiui < Fmax
Atraminė trintis neleidžia iškristi į medieną įk altoms vinims; siūlais prisiūtos sagos tvirtai laikosi savo vietoje. Įdomu tai, kad būtent poilsio pasipriešinimas leidžia žmogui vaikščioti. Be to, jis nukreiptas žmogaus judėjimo kryptimi, o tai prieštarauja bendrai reikalų būklei.
Slenkantis reiškinys
Kai kūną judinanti išorinė jėga padidėja iki didžiausios statinės trinties jėgos vertės, jis pradeda judėti. Slydimo trinties jėga vertinama slystant vienam kūnui kito paviršiumi. Jo reikšmė priklauso nuo sąveikaujančių paviršių savybių ir vertikalaus poveikio paviršiui jėgos.
Slydimo trinties jėgos skaičiavimo formulė: F=ΜP, kur Μ – proporcingumo koeficientas (slydimo trintis), P – vertikalaus (normalaus) slėgio jėga.
Viena iš varomųjų jėgų yra slydimo trinties jėga, kurios formulė užrašoma naudojant atramos reakcijos jėgą. Dėl trečiojo Niutono dėsnio išsipildymo normalaus slėgio jėgos ir atramos reakcija yra vienodo dydžio ir priešingos krypties: Р=N.
Prieš surasdami trinties jėgą, kurios formulė yra kitokia (F=M N), nustatykite reakcijos jėgą.
Atsparumo slydimui koeficientas įvedamas eksperimentiškai dviem trinties paviršiams, priklauso nuo jų apdirbimo ir medžiagos kokybės.
Lentelė. Atsparumo koeficiento vertė įvairiems paviršiams
| pp | Sąveikaujantys paviršiai | Slydimo trinties koeficiento vertė |
| 1 | Plienas+ledas | 0, 027 |
| 2 | Ąžuolas+ąžuolas | 0, 54 |
| 3 | Oda+ketus | 0, 28 |
| 4 | Bronza+geležis | 0, 19 |
| 5 | Bronza+ketus | 0, 16 |
| 6 | Plienas+plienas | 0, 15 |
Didžiausią statinės trinties jėgą, kurios formulė parašyta aukščiau, galima nustatyti taip pat, kaip ir slydimo trinties jėgą.
Tai tampa svarbu sprendžiant vairavimo pasipriešinimo stiprumo problemas. Pavyzdžiui, knyga, kurią judina iš viršaus spaudžiama ranka, slysta veikiant pasipriešinimo jėgai, kuri atsiranda tarp rankos ir knygos. Atsparumo dydis priklauso nuo vertikalaus slėgio jėgos vertės ant knygos.
Redantis reiškinys
Mūsų protėvių perėjimas nuo vilkikų prie vežimų laikomas revoliuciniu. Rato išradimas yra didžiausias žmonijos išradimas. Riedėjimo trintis, atsirandanti ratui judant paviršiumi, yra gerokai mažesnė už pasipriešinimą slydimui.
Riedėjimo trinties jėgų atsiradimas yra susijęs su įprasto rato slėgio jėgomis paviršiuje, todėl jis skiriasi nuo slydimo. Dėl nežymios rato deformacijos susidaro skirtingos slėgio jėgos formuojamo ploto centre ir išilgai jo kraštų. Šis jėgų skirtumas lemia pasipriešinimo riedėjimui atsiradimą.
Riedėjimo trinties jėgos skaičiavimo formulė paprastai imama panašiai kaip ir slydimo procese. Skirtumas matomas tik pasipriešinimo koeficiento reikšmėse.
Pasipriešinimo pobūdis
Pasikeitus trinamųjų paviršių šiurkštumui, keičiasi ir trinties jėgos reikšmė. Esant dideliam padidinimui, du besiliečiantys paviršiai atrodo kaip iškilimai su aštriomis viršūnėmis. Kai dedamos, tai išsikišusios kūno dalys liečiasi viena su kita. Bendras sąlyčio plotas yra nereikšmingas. Judant ar bandant perkelti kūnus „smailės“sukuria pasipriešinimą. Trinties jėgos dydis nepriklauso nuo kontaktinių paviršių ploto.
Atrodo, kad du idealiai lygūs paviršiai neturėtų patirti jokio pasipriešinimo. Praktiškai trinties jėga šiuo atveju yra didžiausia. Šis neatitikimas paaiškinamas jėgų kilmės prigimtimi. Tai elektromagnetinės jėgos, veikiančios tarp sąveikaujančių kūnų atomų.
Mechaniniai procesai, kurie nelydi trinties gamtoje yra neįmanomi, nes galimybė „išjungti“tarp įkrautų kūnų nėra elektrinės sąveikos. Pasipriešinimo jėgų nepriklausomybė nuo abipusės kūnų padėties leidžia jas vadinti nepotencialiomis.
Įdomu tai, kad trinties jėga, kurios formulė kinta priklausomai nuo sąveikaujančių kūnų greičio, yra proporcinga atitinkamo greičio kvadratui. Ši jėga apima skysčio klampumo pasipriešinimo jėgą.
Judesys skystyje ir dujose
Kieto kūno judėjimą skystyje ar dujose, skystyje šalia kieto paviršiaus lydi klampus pasipriešinimas. Jo atsiradimas yra susijęs su skysčių sluoksnių, kuriuos judėjimo metu įtraukė kietas kūnas, sąveika. Skirtingi sluoksnių greičiai yra klampios trinties š altinis. Šio reiškinio ypatumas yra skysčių statinės trinties nebuvimas. Nepriklausomai nuo išorinio poveikio dydžio, kūnas pradeda judėti būdamas skystyje.
Priklausomai nuo judėjimo greičio, pasipriešinimo jėgą lemia judėjimo greitis, judančio kūno forma ir skysčio klampumas. To paties kūno judėjimą vandenyje ir aliejuje lydi skirtingo didumo pasipriešinimas.
Mažiems greičiams: F=kv, kur k yra proporcingumo koeficientas, priklausantis nuo kūno linijinių matmenų ir terpės savybių, v yra kūno greitis.
Skysčio temperatūra taip pat turi įtakos trinčiai jame. Esant š altam orui, automobilis pašildomas taip, kad sušiltų alyva (sumažėja jos klampumas) ir padeda sumažinti besiliečiančių variklio dalių sunaikinimą.
Judėjimo greitis
Žymiai padidėjus kūno greičiui, gali atsirasti audringų srautų, o pasipriešinimas smarkiai padidėja. Reikšmės yra šios: judėjimo greičio kvadratas, terpės tankis ir kūno paviršiaus plotas. Trinties jėgos formulė įgauna kitą formą:
F=kv2, kur k – proporcingumo koeficientas, priklausantis nuo kūno formos ir terpės savybių, v – kūno greitis.
Jei korpusas yra supaprastintas, turbulenciją galima sumažinti. Delfinų ir banginių kūno formos yra puikus gamtos dėsnių, turinčių įtakos gyvūnų greičiui, pavyzdys.
Energijos metodas
Atlikti judėjimo darbą trukdo aplinkos pasipriešinimas. Taikant energijos tvermės dėsnį, jie sako, kad mechaninės energijos pokytis yra lygus trinties jėgų darbui.
Jėgos darbas apskaičiuojamas pagal formulę: A=Fscosα, čia F yra jėga, kuria kūnas juda atstumu s, α yra kampas tarp jėgos ir poslinkio krypčių.
Akivaizdu, kad pasipriešinimo jėga yra priešinga kūno judėjimui, iš kur cosα=-1. Trinties jėgos darbas, kurio formulė Atr=- Fs, reikšmė neigiama. Šiuo atveju mechaninė energija paverčiama vidine energija (deformacija, kaitinimas).
