Trintis yra fizinis procesas, be kurio negalėtų egzistuoti pats judėjimas mūsų pasaulyje. Fizikoje, norint apskaičiuoti absoliučią trinties jėgos vertę, reikia žinoti specialų koeficientą nagrinėjamiems trinties paviršiams. Kaip rasti trinties koeficientą? Šis straipsnis atsakys į šį klausimą.
Trintis fizikoje
Prieš atsakant į klausimą, kaip rasti trinties koeficientą, būtina apsvarstyti, kas yra trintis ir kokia jėga ji apibūdinama.
Fizikoje yra trys šio proceso, vykstančio tarp kietųjų objektų, tipai. Tai poilsio, slydimo ir riedėjimo trintis. Trintis visada atsiranda, kai išorinė jėga bando pajudinti objektą. Slydimo trintis, kaip rodo pavadinimas, atsiranda, kai vienas paviršius slysta ant kito. Galiausiai riedėjimo trintis atsiranda, kai apvalus objektas (ratas, rutulys) rieda kokiu nors paviršiumi.
Visiems tipams būdinga tai, kad jie niekam neleidžiajudėjimas ir jų jėgų taikymo taškas yra dviejų objektų paviršių sąlyčio zonoje. Be to, visi šie tipai mechaninę energiją paverčia šiluma.
Slydimo ir statinės trinties jėgas sukelia mikroskopinis šiurkštumas ant besitrinančių paviršių. Be to, šie tipai atsiranda dėl dipolio-dipolio ir kitų tipų sąveikos tarp atomų ir molekulių, kurios sudaro besitrinančius kūnus.
Riedėjimo trinties priežastis yra susijusi su tampriosios deformacijos histereze, kuri atsiranda riedančio objekto ir paviršiaus sąlyčio taške.
Trinties jėga ir trinties koeficientas
Visi trys kietųjų trinties jėgų tipai apibūdinami tos pačios formos išraiškomis. Štai ji:
Ft=µtN.
Čia N yra jėga, veikianti statmenai kūno paviršiui. Tai vadinama palaikymo reakcija. Reikšmė µt- vadinama atitinkamo tipo trinties koeficientu.
Slydimo ir poilsio trinties koeficientai yra be matmenų. Tai galima suprasti pažvelgus į trinties jėgos ir trinties koeficiento lygybę. Kairioji lygties pusė išreiškiama niutonais, dešinė taip pat išreiškiama niutonais, nes N yra jėga.
Kalbant apie riedėjimo trintį, jo koeficientas taip pat bus bematė reikšmė, tačiau jis apibrėžiamas kaip tampriosios deformacijos linijinės charakteristikos ir riedėjimo objekto spindulio santykis.
Reikėtų pasakyti, kad tipinės slydimo ir poilsio trinties koeficientų reikšmės yra dešimtosios vieneto. Dėl trintiesvalcavimo, šis koeficientas atitinka šimtąsias ir tūkstantąsias vieneto dalis.
Kaip rasti trinties koeficientą?
Koeficientas µt priklauso nuo daugelio veiksnių, į kuriuos sunku atsižvelgti matematiškai. Pateikiame kai kuriuos iš jų:
- trinančių paviršių medžiaga;
- paviršiaus kokybė;
- nešvarumų, vandens ir pan.;
- paviršiaus temperatūra.
Todėl µt formulės nėra ir ją reikia išmatuoti eksperimentiškai. Norint suprasti, kaip rasti trinties koeficientą, jis turėtų būti išreikštas pagal formulę Ft. Turime:
µt =Ft/N.
Pasirodo, kad norint žinoti µt būtina rasti trinties jėgą ir atramos reakciją.
Atitinkamas eksperimentas atliekamas taip:
- Paimkite korpusą ir plokštumą, pavyzdžiui, pagamintą iš medžio.
- Prikabinkite dinamometrą prie korpuso ir tolygiai perkelkite jį paviršiumi.
Tuo pačiu metu dinamometras rodo tam tikrą jėgą, kuri yra lygi Ft. Žemės reakcija yra lygi kūno svoriui ant horizontalaus paviršiaus.
Aprašytas metodas leidžia suprasti, koks yra statinės ir slydimo trinties koeficientas. Panašiai galite eksperimentiškai nustatyti µtrolling.
Kitas eksperimentinis µt nustatymo metodas kitoje pastraipoje pateikiamas uždavinio forma.
Problema apskaičiuojant µt
Medinė sija yra ant stiklo paviršiaus. Sklandžiai pakreipdami paviršių, nustatėme, kad sijos slydimas prasideda 15o pasvirimo kampu. Koks yra medžio ir stiklo poros statinės trinties koeficientas?
Kai sija buvo pasvirusioje plokštumoje 15o, tada likusi jo trinties jėga turėjo didžiausią vertę. Jis lygus:
Ft=mgsin(α).
Jėga N nustatoma pagal formulę:
N=mgcos(α).
Pritaikę formulę µt, gauname:
µt=Ft/N=mgsin(α)/(mgcos(α))=tg(α).
Pakeitę kampą α, gauname atsakymą: µt=0, 27.
